高质量立方氮化硼薄膜的射频磁控溅射制备及其性能表征

运用射频磁控溅射法在硅片上制备了立方氮化硼薄膜,并对射频功率、气体分压比及衬底偏压等参数对膜中立方氮化硼(c-BN)含量的影响进行了研究.采用傅立叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)对c-BN薄膜进行了表征和分析.结果表明:300 W的射频功率是制备c-BN薄膜的最佳条件;当气体分压比Ar/N2=5:1时,制备的薄膜中c-BN含量相对最高;立方氮化硼的形成存在偏压阈值(约80 V),低于此偏压c-BN很难形成.拉曼光谱分析进一步确认了BN薄膜的晶相结构.AFM和XPS分析结果表明c-BN薄膜结晶良好,晶粒尺寸细小,具有很好的化学配比,B原子与N原子的含量比为1:l.     

工作气压对制备立方氮化硼薄膜的影响

本文报道了工作气压对射频溅射法制备立方氮化硼(c-BN)薄膜影响的实验结果.c-BN薄膜沉积在p型Si(100)衬底上,溅射靶为六角氮化硼(h-BN),工作气体为Ar气和N2气混合而成,薄膜的成分由傅里叶变换红外吸收谱标识.结果表明,与射频功率、衬底温度和衬底负偏压一样,工作气压也是影响c-BN薄膜生长的重要参数.要得到一定立方相含量的氮化硼薄膜,必须要有合适的工作气压,否则,薄膜中不能形成立方相.在工作气压为5×10-3乇时,得到了立方相含量在90%以上的立方氮化硼薄膜.     

MOD制备的PZT薄膜的相结构发展和成分分析

采用MOD工艺制备了PZT薄膜,利用XRD和TEM研究了焦绿石相向钙钛矿相的转变过程．制备在Pt／Ti／SiO₂／Si衬底上的PZT薄膜,其XRD分析显示焦绿石相在600℃完全转变为钙钛矿相;与之相比,Pt箔上无支持的PZT薄膜,其TBM分析表明PZT焦绿石相完全转变为钙钛矿相的温度更高,且与薄膜的厚度有关．XPS研究表明,薄膜表面含有化学吸附氧和污染碳,无其它杂质存在.表面富含少量Pb,其Zr／Ti比与化学计量比一致,但晶格中缺氧．     

立方氮化硼薄膜生成机制及其应用

近几年来,薄膜合成在表面改性技术领域中得到迅速地发展,具有代表性的超硬质材料金刚石薄膜和立方氮化硼薄膜的合成已取得成功。立方氨化硼薄膜同金刚石薄膜一样具有高的硬度、高的耐磨性、良好的热传导性及绝缘性,尤其化学稳定性更好。目前已逐步地应用于电子、半导体、放热基板、光电开关、工具以及耐热、耐酸、耐磨等各种涂层。 为了更好地使立方氮化硼薄膜应用于工业生产,国内外学者对立方氮化硼薄膜合成的机构进行了大量的研究。本文重点介绍立方氮化硼生成的机制及其在生产中的应用。 一、立方氮化础薄膜生成机制”。一立方氮化硼薄膜…     

反应温度对苯热合成氮化硼纳米晶的影响

研究了不同反应温度对苯热合成立方氮化硼的影响,研究结果表明以Li3N和BBr3为原料制备立方氮化硼时,温度对产物中立方相含量有很大影响,在200～400℃,产物主要为六方相氮化硼,随温度升高,立方氮化硼的含量随之增加;继续升高温度立方相含量在480℃达到极大值,这时样品中仍然是六方相氮化硼与立方氮化硼共存,但立方氮化硼占优势;继续升高温度,立方氮化硼迅速减少,六方氮化硼含量增加.     

氮化硼薄膜在退火相变中的应力研究

利用射频溅射系统在P型Si（100）衬底上制备氮化硼薄膜。对其进行600～1000℃的常压下N2保护退火。通过傅立叶变换红外谱（FTIR）分析，发现hBN-cBN-hBN的可逆相变。通过不同温度退火后立方相横光学振动模式峰位的移动，计算了氮化硼薄膜中残余应力的变化。发现沉积后退火很好地解决了高立方相氮化硼薄膜应力释放的问题，可提高立方氮化硼薄膜在硅衬底上的粘附性。并且探索性地讨论在退火过程中c-BN成核、生长与薄膜中应力变化的关系。     

空心阴极制备a-CNx:H薄膜的结构及力学性能研究

以CH4和N2为反应气体,采用空心阴极放电激发的等离子体增强化学气相沉积法在Si片上制备出了氢化非晶碳氮(a-CNx:H)薄膜.利用原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面光洁度及表面形貌进行了测量和表征.利用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外吸收谱(FTIR)和纳米压入(nano-indentation)等测试手段分析了薄膜的成分、结构及力学性能.结果表明:薄膜的表面光滑、致密,表面光洁度＜1nm.薄膜的最大N含量达到了26.39%(原子分数),对应的N/C为0.41.XPS和FTIR分析表明:薄膜中的C、N原子是通过C-N、CN、C≡N结合的,同时存在一定量的-CHx和-NHx基团.另外,我们发现薄膜的硬度及弹性模量随N2/CH4比的增加而增加,并且主要受微观结构(C-N/C≡N比)的影响.     

高速钢基体离子注氮对c-BN薄膜制备的影响研究

采用射频磁控溅射法在离子注氮的高速钢基体上沉积制备c-BN薄膜,主要研究离子注氮层对c-BN薄膜相结构和内应力的影响;采用各种现代分析方法对沉积的薄膜进行了表征分析,包括傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等分析方法;试验结果表明:高速钢基体上离子注氮有利于立方氮化硼含量的提高和薄膜内应力的降低,同时注氮处理的高速钢基体上沉积的薄膜表面形貌平整,结晶性较好.并采用X射线衍射分析(XRD)对高速钢基体的离子注氮层进行了相结构分析,探索研究了离子注氮层对c-BN薄膜生长的影响.     

立方氮化硼薄膜中的氧杂质

采用等离子体增强化学气相生长技术制备立方氮化硼薄膜,系统研究了背底真空度和生长过程中氧气的存在对立方氮化硼薄膜中氧杂质含量的影响.发现把背底真空度提高至1×10-5Pa仍然不能有效消除立方氮化硼薄膜中的氧杂质.随着立方氮化硼薄膜中氧杂质的增加,其红外吸收谱的Lorentz拟合发现,在1230～1280cm-1附近出现由氧原子与硼原子结合形成的B-O键的反对称伸缩振动引起的吸收峰.该吸收峰的强度与薄膜中的氧杂质含量有较好的线性关系,因此可以通过分析该吸收峰的强度半定量地测定立方氮化硼薄膜中的氧杂质含量。     

Fe/GaN、Fe3N/GaN的生长及其性能研究

应用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法,在c轴取向的GaN上生长出Fe颗粒薄膜以及Fe3N薄膜。应用XRD、AFM、XPS以及SQUID等技术对薄膜的结构、表面形貌以及磁学性能等性质进行了分析,结果表明六方结构的GaN上生长的Fe为立方结构,且以Fe(110)//GaN(0002)晶面以及Fe[001]//GaN[11■0]轴的方式存在,而生长的Fe3N为六方结构,且以Fe3N(0002)//GaN(0002)晶面以及Fe3N[11■0]//GaN[1ī00]轴的方式存在。同时,磁学分析表明,平行于薄膜方向为易磁化方向,垂直于薄膜方向为难磁化方向。