高質(zhì)量立方氮化硼薄膜的制備和光電特性研究.pdf

1、本文主要研究cBN薄膜的制備、光學(xué)帶隙以及BN(n-type)/Si(p-type)異質(zhì)結(jié)的特性。 使用射頻濺射(RF)系統(tǒng)，靶材為燒結(jié)的六角氮化硼(hBN)，工作氣體為氬氣(或氬氣和氮氣的混合氣)，在硅襯底上沉積氮化硼薄膜。系統(tǒng)地研究了襯底偏壓、襯底溫度、工作氣壓、Si晶片的類型等多種因素對制備cBN薄膜的影響。薄膜用紅外光譜標(biāo)識，薄膜的形貌用掃描電鏡觀察。用紫外-可見分光光度計測量了沉積在石英片上的BN薄膜的透射光譜和反射光

2、譜，用臺階儀測量薄膜的厚度。在p型硅晶片上，在薄膜沉積后，用離子注入S的方法制備出n型氮化硼薄膜，用高阻儀測得BN(n-type)/Si(p-type)異質(zhì)結(jié)的I-V曲線。 基于對BN薄膜相結(jié)構(gòu)的分析和優(yōu)化的沉積條件，制備出立方相含量高達95％的cBN薄膜。為了改善制備的可重復(fù)性和粘附性，提出了三步沉積方法，即將成核過程分成tBN轉(zhuǎn)化為rBN和rBN轉(zhuǎn)化成cBN的兩步，加上之后的沉積過程。偏壓和溫度降由較低的值變?yōu)檩^高的值；而后

3、再將為較低的值。由第二步到第三步，工作氣體由氬氣變?yōu)闅鍤夂偷獨獾幕旌蠚怏w。傅立葉紅外(FTIR)譜的測量結(jié)果表明：用三步法制備的eBN薄膜的應(yīng)力比用常規(guī)方法制備的cBN薄膜的應(yīng)力小3Gpa?？芍貜?fù)率提高到了80％以上。膜在自然環(huán)境中12個月沒有剝落。 根據(jù)薄膜的透射和反射光譜計算了薄膜的吸收系數(shù)，用新的含有光學(xué)帶隙(Eg)的公式的中間形式確定了cBN薄膜的光學(xué)帶隙。結(jié)果表明：光學(xué)帶隙(Eg)和經(jīng)驗公式的計算結(jié)果相吻合。