基于球差矫正电镜在原子尺度探究氮化铝在蓝宝石衬底上的生长过程

基于球差矫正电镜在原子尺度探究氮化铝在蓝宝石衬底上的生长过程追溯到20世纪50年代，电子显微镜（Electron Microscopy，EM）应运而生，其解决了光学显微镜在分辨率上的限制。在此基础上，

基于球差矫正电镜在原子尺度探究氮化铝在蓝宝石衬底上 的生长过程 追溯到20世纪50年代，电子显微镜（ElectronMicroscopy，EM）应运而生，其解 决了光学显微镜在分辨率上的限制。在此基础上，球差矫正电镜（Corrected ElectronMicroscope，CEM）的出现，使得研究者们能够以前所未有的分辨率观察 材料的微观结构和化学成分。本文旨在利用球差矫正电镜，以原子尺度探究氮化铝在 蓝宝石衬底上的生长过程。 氮化铝（AlN）作为一种重要的宽禁带半导体材料，具有优异的导热性能、高电子迁 移率和优良的机械性能，被广泛应用于高功率电子器件和光电器件。其在蓝宝石衬底 上的生长过程，对于材料的质量和性能起着至关重要的作用。 首先，球差矫正电镜具备优异的空间分辨率，使得我们能够在原子尺度下对AlN薄膜 的结构进行观察。通过改变电镜的对焦参数和成像条件，可以实现不同条件下的高分 辨观察。通过通过记录高分辨率透射电镜（HRTEM）图像，我们可以直观地观察到 AlN薄膜的晶格结构和缺陷。 在实验中，我们使用球差矫正透射电镜（Cs-CorrectedTEM）对AlN薄膜进行了观 测。首先，我们利用透射电子衍射（TransmissionElectronDiffraction，TED）技术 确定了AlN晶格的取向关系和晶体结构。根据衬底和薄膜材料之间的匹配关系，我们 发现AlN薄膜具有较好的取向性和晶体质量。通过EDS能谱技术，我们对AlN薄膜 的化学成分进行了分析，确认了其为纯净的AlN材料。 接下来，我们观察了AlN薄膜的生长过程。在电子束照射下，我们观察到了AlN薄膜 的生长前沿和生长界面。通过对HRTEM图像的分析，我们可以清晰地看到AlN薄膜 的晶格结构和缺陷密度。同时，通过准直束照射和聚焦束照射实现不同电子束密度的 控制，我们对AlN薄膜的生长速率和晶粒尺寸进行了定量分析。 随着AlN薄膜的生长时间的延长，我们观察到了晶粒的尺寸逐渐增大，晶格结构的完 整性得到进一步提高。此外，通过扫描透射电镜（ScanningTransmissionElectron Microscopy，STEM）技术，我们可以实现对AlN薄膜表面形貌和微观缺陷的观察。 通过STEM-Z扫描得到的原子分辨图像，我们可以确定AlN薄膜的导热性能，并评估 其在电子器件中的应用潜力。 综上所述，球差矫正电镜的出现为研究者们提供了一个无与伦比的观察材料微观结构 和化学成分的工具。基于球差矫正电镜的应用，我们对氮化铝在蓝宝石衬底上的生长