AlN薄膜具有一系列优良的物理和化学性质,在电学、光学、声学和力学等方面有广阔的应用前景。目前,大多数成膜方法均已用于AlN薄膜的制备,电弧离子镀离化率高,沉积速度快,成膜温度低,成为工程技术领域应用最广泛的薄膜制备方法之一,但因膜中存在大颗粒污染,很少用于高质量AlN薄膜制备。 通过电弧离子镀AlN薄膜研究发现：普通电弧离子镀AlN薄膜颗粒点污染非常严重,颗粒点呈现中心低,四周高的“火山环”状。炽热的Al金属液滴与真空室内N元素反应表层生成一层脆硬的AlN薄膜,在应力的作用下开裂。无颗粒点位置薄膜晶粒尺寸在60-100nm左右,薄膜结构致密,消除大颗粒污染即可得到高质量AlN薄膜。磁过滤电弧离子镀AlN薄膜中含有极少量的颗粒点,呈非晶态,暴露于空气中的薄膜表面存在C、O等元素污染,深层O含量在5％以下,Al、N两元素原子比非常接近1:1;薄膜表面粗糙度Ra值为1.580nm,透过率大约为80％,满足光电子、声波器件要求,但是磁过滤电弧离子镀沉积速率低,有效成膜面积小,且浪费能源。 百叶窗挡板可以完全消除大颗粒污染,薄膜呈(002)择优取向,表面晶粒形貌呈“卵石”状,直径尺寸在50-80nm之间,薄膜成分与磁过滤薄膜相似,表面粗糙度Ra值为2.909nm,透过率大约为80％,可应用于光电子、声波器件,且成膜速率高、有效面积大,设备简单,有很好的生产应用前景。减小磁过滤磁场强度、增加基底偏压、增加弧源靶功率,AlN薄膜趋于(002)择优生长,这些工艺参数的改变都有助于增加成膜粒子能量和基底温度。在AlN晶体中,形成B2键比形成B1键需要更多的能量,在成膜粒子本身携带有较高的能量或者基底温度较高的情况下,易于形成B2键。AlN晶体结构中(100)晶面由B1键构成,(002)晶面由B1和B2键共同构成,所以高的成膜粒子能量有助于薄膜(002)择优取向生长。