硼碳氮薄膜的磁控濺射法制備及其結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、本論文的主要工作是采用射頻磁控濺射制備硼碳氮(BCN)薄膜，研究了各實驗參數(shù)對硼碳氮薄膜的生長行為和結(jié)構(gòu)的影響，對硼碳氮薄膜制備工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的、深入的研究。采用磁控濺射方法，以六方氮化硼和石墨為靶材，以氬氣和氮氣為工作氣體，成功地在單晶硅上沉積出質(zhì)量較好的硼碳氮薄膜。實驗中氮化硼濺射采用射頻源，石墨濺射采用直流源。得到制備硼碳氮薄膜的合適條件為：射頻功率為200W，直流功率是60W,基底偏壓為-50V,工作氣壓為1.0Pa,基底溫度為

2、500℃，氮氣與氬氣的比例為10:40。采用傅立葉變換紅外光譜、X-射線光電子能譜、拉曼光譜等對薄膜進(jìn)行了表征與分析。測量結(jié)果表明薄膜中硼、碳和氮原子實現(xiàn)了原子級化合，成功實現(xiàn)了化合物硼碳氮膜的合成。
　　磁控濺射方法制備硼碳氮薄膜的過程中，沉積時間、射頻功率、直流功率、基底偏壓、工作氣壓、基底溫度、氣體流量比等參數(shù)對硼碳氮薄膜都有一定的影響：
　　1)濺射時間對BCN薄膜生長的影響就是在濺射初期薄膜形核較慢，隨著濺射時間的

3、延長，薄膜生長速度加快然后趨于穩(wěn)定；
　　2)射頻功率對BCN薄膜生長的影響主要表現(xiàn)為生長速率和結(jié)晶度的變化。隨著射頻功率的提高生長速率增加，而結(jié)晶度則呈現(xiàn)先變好后變差的趨勢，在200W的時候薄膜的結(jié)晶最好；
　　3)薄膜成分和結(jié)構(gòu)依賴于直流功率和射頻功率的比值，隨著直流功率的升高BCN薄膜中C-C鍵逐漸變多，C元素的含量先是迅速增長，然后增長緩慢；
　　4)基底偏壓對BCN薄膜結(jié)晶度的影響是隨著偏壓的升高，薄膜的結(jié)晶

4、度是先變好后變差，在偏壓值是-50V時結(jié)晶度最好；
　　5)工作氣壓對BCN薄膜結(jié)晶度的影響是隨著工作氣壓的增加，薄膜的結(jié)晶度是先變好后變差，在1.0Pa的時候結(jié)晶度最好；
　　6)基底溫度對BCN薄膜結(jié)晶性能的影響是隨著基底溫度的升高，薄膜的結(jié)晶度越來越好，但是100℃~500℃之間結(jié)晶度變好明顯，500℃~700℃之間結(jié)晶度的改善趨于緩慢；
　　7)氣體成分對BCN薄膜結(jié)晶度的影響是隨著N2分壓的增大，薄膜的結(jié)晶度