Conductivitatea termică a peliculelor subțiri de nitrură de aluminiu preparate prin pulverizare magnetronică reactivă

Se prezintă relația dintre conductivitatea termică și microstructurile peliculelor de nitrură de aluminiu. Filmele au fost depuse pe substraturi de siliciu prin pulverizare magnetronică a unei ținte de Al pur în plasmă de azot și argon la temperaturi scăzute (<300 °C) cu grosimi cuprinse între 150 și 3500 nm. Au fost utilizate configurații magnetronice echilibrate și neechilibrate pentru diferite conținuturi de azot în faza gazoasă. Astfel, au fost create diverse microstructuri, iar conductivitatea termică a acestora a fost măsurată prin tehnica de bandă fierbinte tranzitorie. În funcție de structura cristalină a filmelor, conductivitatea termică masivă a filmelor de AlN la temperatura camerei a variat între 2 și 170 W m-1 K-1. Magnetronul dezechilibrat a permis obținerea unor filme de AlN orientate cu densitate ridicată (0 0 0 2), cu o dimensiune a grăuntelui în intervalul de 100 nm, un conținut scăzut de oxigen apropiat de 0,5 at% și o conductivitate termică aparentă de până la 170 W m-1 K-1. O astfel de calitate cristalină a rezultat din energia ionică implicată în procesul de creștere. În schimb, magnetronul echilibrat a condus la pelicule de AlN slab texturate, cu un conținut de oxigen de 5 at%, cu o dimensiune a grăuntelui în intervalul de 30 nm și o conductivitate termică rezultată cuprinsă între 2 și 100 W m-1 K-1 în funcție de microstructură. În caz contrar, s-a constatat că rezistența termică de graniță între filmele de AlN depuse prin magnetron dezechilibrat și substratul de siliciu este de numai 1,0 × 10-8 K m2 W-1. O astfel de valoare a fost în bună concordanță cu grosimea stratului amorf interfacial determinată în intervalul de 2 nm prin microscopie electronică cu transmisie de înaltă rezoluție.

.