用PBII方法在硼膜中注入氮形成BN的结构

用电子束蒸发纯硼,在硅片上沉积不同厚度的硼膜,然后用等离子体基离子注入(PBⅡ)技术在硼膜上注入氮以形成氮化硼(BN).用XPS分析膜的成分深度分布及化学价态;用傅里叶变换红外(FTIR)透射谱分析膜的结构.氮在膜中呈类似高斯分布,随着注入电压增大, 膜的N/B比增大且影响氮在膜中的分布,在较高的注入电压时,膜基间产生界面混合.对XPS B1s谱进行Gauss-Lorentz拟合表明:硼在膜中以BN及游离态两种形式存在.FTIR分析结果表明:当注入电压较低,时间较短时,膜中存在非晶态形式的氮化硼(a-BN);增大注入电压及注入时间,向六方形式的氮化硼(h-BN)转化;原始硼膜的厚度小有助于h-BN的形成.     

PBⅡ氮离子注入对氮化硼薄膜结构的影响

研究了氮离子注入对立方氮化硼膜,富硼的硼氮膜和硼膜的成分及结构的影响。用活性反应离子镀技术在单晶硅基体上沉积ｃ－ＢＮ,ＢＮ０．５和Ｂ膜,然后使用等离子基离子注入技术,在５０ｋＶ的基本脉冲负偏压下注入氮。用ＦＴＩＲ透射谱分析膜在氮了注入前后结构的变化,用ＸＰＳ分析膜的成分分布。     

在不同基体上沉积c—BN膜的研究

研究了在不同基体上用射频PCVD方法沉积的BN膜,结果表明,镀层中的c-BN含量,残余应力,镀层硬度基本上不受基体种类的影响,但沉积速度,膜基结合力和较大差别,镀层由a-BN和c-BN组成,c-BN的尺寸为20－40nm,镀层的硬度为HV3000,残余应力为7．0GPa.     

高频溅射法氮碳膜的生长及结构

本文用扫描电镜、红外吸收光谱、X射线光电子能谱和X射线衍射技术对高频溅射沉积法制备的氮化碳膜的生长过程进行了研究．改变溅射条件,研究了氮化碳膜的形貌和结构与其性质之间的关系,通过溅射条件的优化,可使氮化碳膜中的氮含量增加,薄膜的结构接近β-C₃N₄相．     

Ti合金化DLC膜的结构和力学性能

在一台увнипА－1型双激发源等离子弧薄膜沉积装置上制取Ti合金化DLC膜,用纳米硬度计、显微硬度计、原子力显微镜以及X射线衍射仪和光电子能谱仪等手段对薄膜的力学性能和结构进行了分析和测定。摩擦磨损试验在一台球－盘滑动磨损试验机上进行。比较了不同钛合金化程度的DLC膜及热处理前后的性能变化。结果表明,薄膜的力学性能与Ti含量有非单值关系,但摩擦系数随Ti含量增加而升高;热处理后薄膜显微硬度显著升高的原因是生成了碳化钛硬化相。     

多元碳基薄膜中自形成纳米多层结构的研究进展

碳基薄膜作为一种新型的固体润滑材料其结构设计与调控一直是研究的重点与热点。近年来,在利用物理气相沉积法制备金属-碳多元薄膜时发现原位自形成纳米多层结构的奇特现象,研究表明在薄膜中形成纳米多层结构,可以很好地从微观尺度上增强薄膜材料的机械与摩擦学性能,从而利用纳米多层结构的自形成特性使润滑材料实现强韧一体化及多环境适应性。主要综述了在碳基薄膜制备过程中,复合元素、制备技术和沉积参数3种主要的影响因素分别对自形成纳米多层结构薄膜的生长和微观结构的影响规律,探讨了薄膜中纳米多层结构的自形成机制,展望了碳基薄膜自形成纳米多层结构的发展前景。     

不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其性能研究

采用激光拉曼光谱、轮廓仪、色差仪、微纳米力学综合测试系统、摩擦磨损试验机等设备,对霍尔等离子体源辅助中频非平衡磁控溅射制备的不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其宏观性能进行了研究.结果表明,随着氩气/氮气流量比的增加,薄膜中的sp3含量出现极大值,极大值两侧对应着不同的微观机制.同时,薄膜的沉积速率逐渐降低,硬度与弹性模量呈现出先增大后减小.薄膜的颜色主要是黑色并随着氮气含量的增加薄膜反射率在红光波段增强.     

HL—1M装置超声分子束注入的边缘等离子体结构

HL－1M装置的分子束流注入加料实验中,利用提高注入口气源的气压来提高超声分子束流的速度和增加入射的粒子密度,从而改变边缘电场,等离子体旋转速度和边缘静电雷诺Xie强。本文利用马赫／郎缪尔探针组测量HL－1M装置刮离层（SOL）和边缘雷诺Xie强,等离子体极向旋转,径向和极向电场的变化,表明了随着分子束流速度和粒子密度的增加,延伸了分子束流的注入深度。     

等离子体技术沉积SiCN薄膜中杂质O的来源、化合状态及其对薄膜结构和性能的影响

利用微波ECR等离子体增强非平衡磁控溅射法制备了硅碳氮(SiCN)薄膜,并利用X射线光电子能谱、扫描电镜、椭偏光谱仪等对薄膜成分、结构、性能等进行表征.结果表明薄膜中O杂质含量及其结合态对薄膜的化学结构和机械性能都产生了很大影响.Si靶溅射功率最低时(100W),薄膜中O杂质含量高达10.63%,以Si-O键结构为主,此时薄膜的疏松结构导致大气环境下O的化学吸附是O杂质的主要来源;在高Si靶溅射功率情况下(＞250W),薄膜中O杂质含量低于4%,且以C-O键结构为主,薄膜致密,硬度最高达29.1GPa、折射率可达2.43.     

聚合物致密膜中球粒状结构的形成机制

建立在热力学相图的理论分析及原子力显微镜（AFM）的实验观察之上,研究了聚合物分离膜中球粒状结构（nudular structure)的形成机制,阐明了：（1）球粒状结构的凝聚态性质属于玻璃态,在橡胶态,球粒状结构消失;（2）影响球粒状结构形成的热力学因素是成膜温度,随着成膜温降低,有更多的高分子链段形成球粒状结构;（3）溶剂脱离成膜体系的速率是影响球粒状结构形成的主要动力学因素,对于致密膜,溶剂脱离体系速率越快,球粒的直径越小。     

等离子体基离子注入法制备SOI材料

注氧隔离法（SIMOX）和体硅智能剥离法（Smart-cut）是目前制备绝缘体上的硅（SOI）材料的最重要的两种方法。而离子注入是其中最主要工艺过程。本文简述了等离子体基离子注入（PBII）在制备SOI的两种方法中应用的国内外研究现状。讨论了两种方法中需要考虑的共性问题,包括注入剂量的均匀性、等离子体中离子的选择、单一能量的获得以及避免C、N、O及金属粒子的污染等。并且针对SIMOX和smart-cut各自的工艺特点,分别讨论了不同工艺参数的选择、工艺中出现的主要问题和一些已经得到的解决办法。     

溅射气压和沉积时间对c-BN薄膜结构的影响

采用磁控反应溅射方法,在Si(100）衬底上沉积c-BN薄膜,研究了溅射气压和沉积时间对薄膜结构的影响。结果表明,随溅射气压的升高或沉积时间的增加,都是削弱荷能粒子对衬底表面的轰击效果,并导致薄膜中c-BN相含量的减小。     

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。     

Mechanism of nucleation and growth of cubic boron nitride thin films

The mechanism and the crystallography of the nucleation and growth of cubic boron nitride (c-BN) films deposited on 100-oriented silicon substrate by RF bias sputtering have been studied by means of cross-sectional high-resolution transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Both methods provide experimental information showing no sp²-bonded BN layer formation in the subsurface region of c-BN phase. This is clear evidence for layer-by-layer homoepitaxial growth of cubic boron nitride without graphitic monolayers in the near-surface region of the film. The turbostratic boron nitride (t-BN) consists of thin sub-layers, 0.5–2 nm thick, growing in such a way that a sub-layer normal is almost parallel to the growth direction. t-BN also comprises a large volume fraction of the grain boundaries with high interface energies. The present result and the finding by Shtansky et al. [Acta Mater. 48, 3745 (2000)], who showed that an individual sub-layer consists of parallel lamellae in both the hexagonal (h-BN) and rhombohedral (r-BN) configurations, demonstrate that high intrinsic stress in the films is due to the complex structure of sp²-bonded BN. The crystallography of c-BN films indicates heteroepitaxial nucleation of cubic phase on the graphitic BN structural precursor. The present results are consistent with stress-induced c-BN formation.     

PBII氮离子注入对氮化硼薄膜结构的影响

研究了氮离子注入对立方氮化硼（ｃ－ ＢＮ） 膜,富硼的硼氮膜（ＢＮ０ ．５ ） 和硼膜（Ｂ） 的成分及结构的影响． 用活性反应离子镀技术在单晶硅基体上沉积ｃＢＮ、ＢＮ０ ．５ 和Ｂ 膜;然后使用等离子基离子注入（ＰＢＩＩ） 技术,在５０ ｋＶ 的基体脉冲负偏压下注入氮． 用ＦＴＩＲ 透射谱分析膜在氮离子注入前后结构的变化,用ＸＰＳ分析膜的成分分布． 结果表明：在ｃ－ ＢＮ 膜中注入氮离子几乎不改变膜的ＮＢ,但膜中ｃ－ ＢＮ 的含量略有增加;对于ＢＮ０ ．５ 膜,注入氮后,ＮＢ 略有提高,膜的ａ－ ＢＮ 的结晶化提高;而在硼膜中注入氮后,氮在膜中呈类似高斯分布,最高氮浓度ｒ（Ｎ）达２３ ％ ,膜中形成了非晶态的氮化硼（ａ－ ＢＮ） 结构． 此外,在以上各种膜上注入氮后,膜基界面都有不同程度的成分混合．     

Synthesis of boron carbon nitride oxide (BCNO) from urea and boric acid

A solid state synthesis of boron carbon nitride oxide (BCNO) material was carried out starting from urea and boric acid treated at 600°C. The X-ray diffraction pattern corresponded to amorphous BCNO with an interlayer distance of 3.49 Å. The material had a layered structure similar to that of graphite and hexagonal boron nitride (h-BN). Infrared spectroscopy (IR) showed bands which were similar to those typical of BN and carbon nitride. The presence of boron was also confirmed by energy dispersive spectroscopy in an amount compatible with the IR spectrum. The spectra obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) corresponded to those of a BCNO family with a considerable content of oxygen too. The optical band gap was estimated to be 3.22 eV, typical of a wide band-gap semiconductor. The particle size was very dispersed from micro to nanosize. The material dispersed in polar solvents formed stable suspensions due to the presence of hydroxyl groups.     

Structural evolution of boron nitride films grown on diamond buffer-layers

Boron nitride films on diamond buffer layers of varying grain size, surface roughness and crystallinity are deposited by the reaction of B₂H₆ and NH₃ in a mixture of H₂ and Ar via microwave plasma-assisted chemical vapor deposition. Various forms of boron nitride, including amorphous α-BN, hexagonal h-BN, turbostratic t-BN, rhombohedral r-BN, explosion E-BN, wurzitic w-BN and cubic c-BN, are detected in the BN films grown on different diamond buffer layers at varying distances from the interface of diamond and BN layers. The c-BN content in the BN films is inversely proportional to the surface roughness of the diamond buffer layers. Cubic boron nitride can directly grow on smooth nanocrystalline diamond films, while precursor layers consisting of various sp²-bonded BN phases are formed prior to the growth of c-BN film on rough microcrystalline diamond films.     

先驱体法合成氮化硼研究进展

综述了无氧有机先驱体法合成氮化硼的研究进展 ,系统介绍了由硼烷、硼吖嗪、卤化硼合成氮化硼的工艺条件 ,及由这些化合物制备聚合物先驱体的合成途径及其陶瓷转化 ,概述了先驱体法待研究的问题 .