六方氮化硼薄膜的化學(xué)氣相沉積工藝研究.pdf

1、六方氮化硼是重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料,禁帶寬度超過6eV，具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如優(yōu)異的熱導(dǎo)性，高電阻率，高的微波與紅外的透過性和化學(xué)穩(wěn)定性等。近年來，越來越受到關(guān)注。本文主要研究六方氮化硼薄膜的微波等離子體六方氮化硼薄膜化學(xué)氣相沉積（MPCVD）工藝,以期實現(xiàn)對六方氮化硼薄膜生長結(jié)構(gòu)的控制。
　　利用傳統(tǒng)的微波增強等離子體化學(xué)氣相沉積方法在硅片上制備了六方氮化硼薄膜，反應(yīng)氣源采用He-N2-BF3-H2的組合氣體。系統(tǒng)地研究了各

2、種參數(shù)如微波功率，工作氣壓，沉積時間，襯底種類等對氮化硼薄膜生長行為的影響。用X射線衍射(XRD)和拉曼光譜(Raman)對薄膜結(jié)構(gòu)進行了表征，用掃描電子顯微鏡(SEM)分析了薄膜的形貌特征，用高分辨透射顯微鏡(HRTEM)分析了薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。本研究得到如下主要結(jié)果：
　　1)襯底材料預(yù)處理階段的表面打磨有利于提高薄膜與襯底的結(jié)合力。
　　2)在薄膜的生長過程中，隨時間變化，薄膜的結(jié)晶性變差。
　　3)H2流量增大時

3、，薄膜的結(jié)晶性提高。
　　4)功率的提高，會提高hBN薄膜的結(jié)晶性，減小薄膜中的晶格缺陷。其原因主要是功率的提高將導(dǎo)致生長溫度的提高。
　　5)高分辨率TEM圖像分析表明：hBN薄膜是由尺寸在幾個納米的微結(jié)晶區(qū)組成，六方原子層多呈現(xiàn)為典型的湍層結(jié)構(gòu)。
　　6)薄膜的生長速度能達到0.77μm/h。
　　7)薄膜形貌結(jié)構(gòu)隨沉積工藝參數(shù)的變化有所不同，本研究中獲得了一種新型的形貌結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是由六方氮化硼的納米片層