磁控濺射制備氮化銅薄膜及其摻雜研究.pdf

1、Cu3N薄膜是一種以共價鍵結(jié)合的亞穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體材料，具有熱分解溫度低、電阻率高、在紅外和可見光波段反射率低等特點，成為近年來光存儲和微電子半導(dǎo)體等領(lǐng)域中備受矚目的新型應(yīng)用材料。Cu3N晶體為反三氧化錸(anti-ReO3)型簡立方結(jié)構(gòu)，由于Cu原子并未占據(jù)Cu3N晶胞的體心位置，其它原子填充到其體心空位，將引起薄膜光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的顯著變化。
　　本論文采用反應(yīng)直流磁控濺射法在不同氮氣流量下制備了Cu3N薄膜，采用磁控雙靶反應(yīng)共濺射法

2、制備了Ni摻雜的Cu3N薄膜。用XRD、EDS、SEM、UV-VIS、表面輪廓儀、四探針和顯微硬度儀等現(xiàn)代材料分析技術(shù)，研究了氮氣流量和Ni摻雜對Cu3N薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明:
　　(1)氮氣流量的改變影響了Cu3N薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和擇優(yōu)生長取向。當(dāng)?shù)獨饬髁吭龈邥r，薄膜由Cu3N(111)晶面擇優(yōu)生長轉(zhuǎn)變?yōu)?100)面擇優(yōu)生長；薄膜的沉積速率在氮氣流量為15sccm時有極大值，電阻率隨流量的增長呈U型變化，顯微硬度也受到一

3、定影響。實驗表明，5～10sccm的氮氣流量是生長良好擇優(yōu)取向Cu3N薄膜的最適宜流量條件。
　　(2)Ni的摻入并未影響Cu3N薄膜晶體結(jié)構(gòu)和沿(111)晶面的擇優(yōu)生長，但使(111)衍射峰強度減弱，并向小角度偏移，薄膜晶格常數(shù)和晶粒尺寸變大、表面形貌更為粗糙，Ni的過量摻雜會導(dǎo)致薄膜無法形成Cu3N相。紫外-可見反射譜表明，Ni的摻雜使薄膜在紅外和可見光區(qū)域的反射率顯著降低，與熱分解后的銅鎳合金膜有較大差異，顯示出作為光存儲材