铝粉在高压氮气中自蔓延燃烧合成氮化铝

利用铝粉在高压氮气中的自蔓延燃烧合成（SHS）方法，制备了氮含量较高（33．5wt％）的AIN，研究了稀释剂含量、添加剂含量、氮气压力、反应物的相对密度、反应物厚度对燃烧产物氮含量的影响，并对后燃烧现象进行了分析，产物中发现氮化铝晶须和棒晶．

不同颜色AlN单晶缺陷研究

通过物理气相传输(PVT)法在石墨系统中制备了绿色、无色和琥珀色氮化铝(Al N)单晶,在金属系统中制备了琥珀色Al N单晶。晶体中杂质含量测试结果表明石墨系统中琥珀色的Al N晶体比绿色和无色Al N晶体C、Si杂质含量低1~2个数量级,金属系统中琥珀色Al N晶体杂质含量最低,C、Si、O元素含量均在1018cm-3级别。Al N晶体的吸收图谱和光致发光图谱的分析结果表明,Al N晶体存在着位于4.7 e V、3.5 e V、2.8 e V、1.85 e V的4个吸收峰,其中4.7 e V和3.5 e V的吸收峰导致了Al N吸收截止边的红移,该吸收峰分别源于碳占氮位(CN)的点缺陷和VAl与O杂质的复合缺陷,2.80 e V的吸收峰导致了Al N晶体的琥珀色,该吸收峰是C元素和O元素共同导致的,1.85 e V的吸收峰导致了Al N晶体的绿色,该吸收峰是Si元素和C元素导致的。

气相生长氮化铝单晶的新方法

通过在钨坩埚盖开小孔的方法改变氮化铝结晶衬底上的温度场分布,在开孔处形成局部低温区;由于孔的几何尺寸的限制和氮化铝晶体生长的各向异性,开孔处的氮化铝晶体单晶化;随后,开孔处的单晶起籽晶的作用,逐渐长成较大尺寸、较高质量的氮化铝单晶。目前用该方法已经制备出直径大于2mm的氮化铝单晶体。

SiC籽晶上生长AlN单晶的断裂特性研究

通过扫描电镜(SEM)观察了SiC籽晶上生长AlN单晶的断裂面形貌。模拟了SiC籽晶与AlN晶体之间的应力分布。通过计算不同晶面的面间距,确定了六方晶系的AlN晶体中m面为解理面。拉曼光谱仪对不同晶面的特性进行了表征。结果表明,断裂面为m面,即裂纹扩展并沿m面解理形成断裂面。切割面为c面,AlN沿垂直于c方向生长。拉曼光谱中波数为656.2cm-1的(E2(high)声子模为AlN单晶中的特征拉曼峰)声子模式的半高宽为6.5cm-1,晶体质量高。残余的张应力是裂纹产生的主要原因。

中频磁控反应溅射AlN薄膜及微观结构研究

采用中频磁控反应溅射工艺进行了氮化铝薄膜的制备,对沉积速率、晶体结构和表面形貌与氮气流量和溅射功率之间的变化关系进行了研究。结果表明,通过调节N2流量和溅射功率选择性地获得非晶态和沿着c轴方向择优生长的晶态AlN薄膜。在化合物沉积模式下,增加溅射功率和增加反应气体流量均有利于获得非晶态AlN薄膜,并且减小薄膜表面粗糙度,获得光滑的AlN薄膜,并采用薄膜生长原理对这种现象进行了解释。

Al化衬底对MOCVD生长AlN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石衬底上高温外延生长高温Al N外延层,着重研究Al化蓝宝石衬底的时间对样品的结构、形貌和面内应变等产生的影响。采用原位监测系统监测外延生长过程、扫描电子显微镜(SEM)表征样品的表面形貌、X线衍射(XRD)分析样品的晶体质量与残余应变。结果表明:适当的Al化衬底可以使高温Al N外延层表面更加平整,面内应变得到部分释放,但是Al化衬底会引起外延层的结晶质量变差。

基于氮化铝单晶的声表面波压力传感器的特性研究

采用了声表面波(SAW)理论以及SAW谐振器的结构和工作原理,设计了一种基于声表面波(SAW)谐振式压力传感器。采用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对氮化铝单晶声表面波谐振器进行建模和仿真,提出符合声表面波振型的对称模态和反对称模态。计算出氮化铝单晶的相速度为5795.17m/s。讨论了氮化铝基底厚度对此压力传感器的相速度的影响。讨论了氮化铝金属化率对传感器的相速度的影响。最后通过附加0~1000 kg/m^2的质量块模拟不同压力下的传感器的频率响应,结果证明压力大小的变化与谐振频率之间具有良好的负相关线性关系。通过拟合得出线性表达式。