氮化鋁(AlN) 薄膜受到廣泛的關注,是由于其具有很多優異的物理和化學性能。例如它具有高化學和熱穩定性、高硬度(大約2 ×103kgf·mm-2) 、高熱導率(320W·(mK)-1) 、高電阻率、寬禁帶(612eV) 、低熱膨脹系數( 4ppm·K- 1 ) 和高聲表面波傳播速度(5167km·s-1) 等優點。優良的力學、電學、光學性質,使AlN 薄膜在電子、光電以及聲表面波等領域有著廣泛的應用前景。

          由于反應磁控濺射可以采用金屬Al靶材和N2制備AlN化合物薄膜,避免了制備高純AlN 化合物靶的繁難,因而得到廣泛的應用。然而,反應氣體流量和其他過程參數之間的關系是非線性的,通常會出現遲滯現象。反應濺射的靜態遲滯特點可以根據經典的Berg 模型得到合理的解釋。最近,作者已經對反應濺射AlN 薄膜的靜態特性進行了詳細研究 。

        為了能增強對該過程的深入理解,需要建立一反應濺射的動態模型來研究反應濺射過程隨時間變化的特性,同時利用該模型也可以節省設計反饋控制系統的時間并能提供有價值的輸入參數。本文的目標是建立一動態模型來研究反應濺射AlN 薄膜的動態特性。在Berg 模型的基礎上,已經有一些作者考察了反應濺射的動態行為。但是,這些模型都沒有考慮二次電子發射系數的影響,也不能考察放電電壓這個參數的變化。本文在Berg 模型基礎上考慮了二次電子發射系數影響并包含了放電電壓方程建立了反應濺射動態模型,利用該模型考察了當反應氣體流量發生突變時,反應濺射AlN 薄膜的動態特性。

　    建立了反應濺射的動態模型來研究濺射AlN 薄膜的動態特性。模型考慮了二次電子發射系數的變化并且包括了放電電壓參數。模型清楚地表明了,反應濺射制備AlN 薄膜當氮流量發生突變時氮分壓、靶表面組成、放電電壓的動態特性。無論是金屬模式過渡到化合物模式還是化合物模式過渡到金屬模式,過程都表現了明顯的記憶效果。通過比較放電電壓的計算值和實驗值可以看出,模擬和實驗基本一致,說明模型能夠很好地描繪反應濺射制備AlN 的動態過程。

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