等離子體增強化學氣相沉積法制備立方氮化硼薄膜過程中的應力形成與釋放機理.pdf

1、立方氮化硼有優(yōu)異的物理化學性質，如僅次于金剛石的高硬度，寬帶隙、高擊穿電壓、低介電常數、高電阻率和高熱導率，還有一些優(yōu)于金剛石的性質，如更高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，容易實現p型和n型摻雜等。立方氮化硼的性質決定了它在力學、電學和光學領域都有很好的應用前景。
　　 目前c-BN薄膜主要依靠氣相沉積法制備，在制備過程中普遍使用高荷能離子轟擊，使薄膜內殘留壓應力積聚，制得的薄膜與襯底的附著力不強，容易剝落。如何解決薄膜中的應力釋放問題

2、，制得高質量的厚膜一直是cBN薄膜研究中的一個熱點和難點。另外，紅外光譜法作為最常用的估算c-BN薄膜中的立方相濃度和殘留應力狀況，被發(fā)現有較大的局限性。
　　 本文利用在H2氣氛中1500K高溫退火，發(fā)現可以有效釋放殘留在c-BN薄膜中的殘留應力極大提高薄膜在硅和石英襯底上的穩(wěn)定性，并發(fā)現殘留應力誘發(fā)的c-BN薄膜紅外光譜的一系列變化。通過紅外吸收峰的位置改變和Stoney方程來計算c-BN薄膜中所含的壓縮應力的方法，發(fā)現對于

3、薄膜中的sp2雜化的BN相關的位于780和1380 cm-1的兩個吸收峰，在壓縮應力的作用下，一個發(fā)生藍移(2.74 cm-1/GPa)，另個發(fā)生紅移(-3.08 cm-1/GPa)。由此，可以準確評價c-BN薄膜在成核階段的應力狀況。本文還從間隙Ar原子引起的c-BN晶胞的畸變誘發(fā)應力累積的原理出發(fā)，發(fā)現c-BN薄膜的殘留應力與間隙Ar原子濃度相關，并探討了可能的于此引起的對IR吸收強度的影響。
　　 另外，本文的實驗和模擬結