化學氣相合成六方氮化硼薄膜-生長、結構與性質.pdf

1、本研究采用微波等離子體化學氣相沉積方法以及He-N2-BF3-H2的混合氣源系統(tǒng)在(100)取向的Si片上沉積出了高質量的六方氮化硼(hBN)薄膜。系統(tǒng)地研究了各種參數如氣源組分、微波功率、工作氣壓、沉積時間等對氮化硼薄膜生長行為的影響。用透射電子顯微鏡(TEM)、陰極射線發(fā)光光譜、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉變換紅外譜(FTIR)和拉曼光譜等手段對沉積薄膜進行了表征，根據測試結果系統(tǒng)研究了各沉積參數對hBN薄膜的表面形貌、生長速率

2、、結晶度、發(fā)光性質及晶體結構特征等方面的影響規(guī)律。結果表明：
　　1)本研究沉積的hBN薄膜具有特殊的結構特征，一般是由厚度在納米量級的片層組成，片層表現為具有分支的立體結構，在大的片層上生長有眾多尺寸更小的分支片層，分支片層垂直于主片層表面。主片層長度500~800nm，厚度10~25nm，分支片層長度100~400nm，厚度10~25nm。
　　2)襯底材料預處理階段的表面打磨可以促進hBN的表面形核，縮短形核時間，從而

3、提高了整體生長速率。
　　3)hBN薄膜的生長速率隨反應氣相中H2濃度的增加而提高，同時，結晶度有一定的改善。
　　4)微波功率對hBN薄膜的生長有很大的影響。隨著微波功率的增加hBN薄膜生長速率增大，結晶度提高。
　　5)隨著工作氣壓的增加，hBN薄膜的生長速率增加，在過低的壓力下沒有hBN產物的生成。過高的壓力下薄膜結晶性有變差的趨向。
　　6)沉積時間對薄膜結構的影響主要表現在生長的初始階段。沉積1h的hB