Abstract
本論文利用過濾式陰極電弧沉積系統(Filtered Cathodic Arc Deposition System，FCAP)合成氮化鋁(aluminum nitride)薄膜，以作為高頻表面聲波元件與光學方面的應用。經由調整製程參數，如壓力、氣體比例、基板溫度及偏壓等參數，成功地合成氮化鋁薄膜的最佳參數。實驗結果得知以本系統沉積氮化鋁薄膜其最佳製程條件為：基板溫度=500 ℃以上，壓力=1.8×10-3 Torr，N2 : Ar = 2 : 1時，所合成的氮化鋁薄膜，為多晶結構(polycrystalline structure)。當改變基板偏壓，AlN薄膜的結晶取向逐漸由(002)為主轉變為(100)為主；利用FTIR分析薄膜內之鍵結情況，結果顯示只有E1(TO)mode吸收峰，由其與理論值的差異和利用彎柄儀量測的結果進而得知薄膜承受壓應力。並利用AES及ESCA進一步探討AlN之化學成分之定性、定量分析；且能瞭解鋁元素及氮元素之鍵結能及化學位移量的變化；在AFM分析中得知所合成的氮化鋁薄膜平整度很好Rrms = 0.26 - 0.34 nm，且基板偏壓對其影響並不明顯；綜合上述結果，在基板偏壓-25V時，可得到最高的硬度值約為20.6 GPa。由光穿透光譜可發現，氮化鋁薄膜在可見光區擁有很高的穿透率，其能帶寬(band-gap energy)約為5.9 eV。