BCN薄膜的脈沖激光沉積與成分控制.pdf

1、本文采用兩種靶源(B4C靶，BN/C拼合靶)，利用脈沖激光沉積技術(shù)在單晶Si基片上制備BCN薄膜，系統(tǒng)研究了沉積工藝、退火條件和靶源形式對其沉積速率、表面形貌、鍵結(jié)構(gòu)和組分的影響，以期通過工藝控制獲得成分可控、組分變化范圍寬的BCN系列薄膜材料，滿足特定性能對BCN薄膜指定組分的要求，拓寬其應(yīng)用范圍。
　　 首先，以B4C靶材為靶源，通過改變脈沖激光能量密度(1-6 J/cm2)，氮?dú)鈮毫?0-15 Pa)和沉積溫度(300-7

2、50℃)來制備不同組分的BCN薄膜。紅外吸收光譜(FTIR)與X射線光電子能譜(XPS)分析表明：薄膜中包含B-N，B-C和N-C化學(xué)鍵，表明形成了B-C-N三元化合物。隨著沉積工藝參數(shù)的改變，BCN薄膜的沉積速率、表面形貌、鍵結(jié)構(gòu)和組分相應(yīng)變化。通過調(diào)整激光能量密度、氮?dú)鈮毫?、沉積溫度等工藝參數(shù)，薄膜中B、C和N元素的組分可分別控制在47.3-62.8％，26.4-32.8％和7.2-26.3％的范圍內(nèi)。將BCN薄膜在700℃的真空環(huán)

3、境中退火1 h，薄膜結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，表現(xiàn)出良好的真空高溫穩(wěn)定性；而在大氣環(huán)境中退火溫度達(dá)到600℃時，BCN薄膜表面已發(fā)生氧化分解，且有C≡N鍵形成。
　　 由于利用單一B4C靶源制備的BCN薄膜的組分特別是C含量變化范圍有限，我們選用BN/C拼合靶，通過改變沉積氣氛和靶材的拼合方式，進(jìn)一步制備組分變化范圍更寬的BCN薄膜。FTIR和XPS分析結(jié)果表明，所制備的薄膜中也形成了B-C-N三元化合物。在相同沉積條件下，隨著拼合靶中石