工作參數(shù)對(duì)SiCN薄膜制備和性質(zhì)的影響.pdf

1、SiCN作為一種新型的第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料,以其較高的硬度、低摩擦系數(shù)、高溫抗氧化性、良好的發(fā)光及場(chǎng)發(fā)射特性等物理化學(xué)特性,在微機(jī)械系統(tǒng)、光電子器件、平板顯示器等諸多方面有很好的應(yīng)用前景,引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。
　　 本論文采用雙離子束濺射沉積系統(tǒng)在Si(100)和石英基片上在不同的工作參數(shù)下成功的制備了SiCN薄膜,通過(guò)改變輔源工作氣體中N2比例和輔源離子能量大小來(lái)改變工作參數(shù),研究了工作參數(shù)對(duì)SiCN薄膜結(jié)構(gòu)、力學(xué)和光學(xué)

2、性質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)中主離子源發(fā)射Ar+轟擊高純SiC靶,輔離子源發(fā)射Ar+和N+,在襯底處反應(yīng)生成SiCN薄膜。采用X射線(xiàn)衍射(XRD)、X射線(xiàn)光電子能譜儀(XPS)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、拉曼光譜(Raman)、原子力顯微鏡(AFM)、納米壓痕等手段對(duì)制備的薄膜進(jìn)行了表征和性質(zhì)分析。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不同工作參數(shù)下制備的SiCN薄膜都呈非晶結(jié)構(gòu),薄膜中含有Si-C,Si-N,sp2C=C,

3、sp2C=N,sp3C-N等多種化學(xué)鍵,組成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。不同輔源N2比例和輔源離子能量條件下制備的薄膜的硬度不同,通過(guò)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的研究,認(rèn)為有兩個(gè)因素影響了薄膜硬度的變化:其一是薄膜表面粗糙度的不同引起了薄膜表面致密度的不同,其二是薄膜中類(lèi)金剛石結(jié)構(gòu)的sp3C-N鍵含量的變化。
　　 此外,本文還分析了薄膜在1000℃退火后的結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光性質(zhì)。退火后觀察到兩個(gè)PL發(fā)光峰,發(fā)光中心分別位于410nm和468nm。410nm