宽带隙立方氮化硼薄膜制备

报道了用偏压调制射频溅射方法制备宽带隙立方氮化硼 ( c- BN)薄膜的实验结果 .研究了衬底负偏压对制备c- BN薄膜的影响 .c- BN薄膜沉积在 p型 Si( 10 0 )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谱标识 .结果表明 ,在射频功率和衬底温度一定时 ,衬底负偏压是影响 c-BN薄膜生长的重要参数 .在衬底负偏压为 - 2 0 0 V时得到了立方相含量在 90 %以上的 c- BN薄膜 .还给出了薄膜中的立方相含量随衬底负偏压的变化 ,并对 c- BN薄膜的生长机制进行了讨论     

电气和电子工程用材料科学

TB43 00030024高品质立方氮化硼薄膜的制备及应用基础研究/王波,宋雪梅,张兴旺,严辉,陈光华(北京工业大学)11北京工业大学学报.一1999,25(3).一15一18,30采用射频(RF)磁控溅射的方法,成功地在(100)单晶硅片上沉积制备出了高品质的c一BN薄膜,并通过对基片的高能离子束的预处理,有效地改善了c一BN薄膜中因内应力导致的差的附着性能进一步研究了衬底负偏压、温度与薄膜质量的关系,讨论薄膜中内应力的状态,在此基础上,深入开展了硬质合金上沉积c一BN薄膜的工作,为c一BN薄膜的实际应用奠定了基础.图4参《午)的漏电流比溅射TaZOS膜和阳极氧…     

衬底温度对宽带隙立方氮化硼薄膜制备的影响

用射频溅射设备,采用两步法制备了宽带隙立方氮化硼(c-BN)薄膜.研究了在其他条件不变的情况下,成核阶段衬底温度对制备c-BN薄膜的影响.c-BN薄膜沉积在p型Si(100)衬底上,薄膜成分由傅里叶变换红外吸收谱标识.研究发现:衬底温度是立方BN薄膜成核的一个重要参数;要得到一定立方相体积分数的薄膜,成核阶段衬底温度有一个阈值,成核阶段衬底温度低于400℃,薄膜中没有立方相的存在;衬底温度为400℃时,薄膜中开始形成立方相;衬底温度达到500℃时,得到了立方相体积分数接近100%的薄膜,并且薄膜中立方相体积分数随着成核阶段衬底温度的升高而增加.还研究了成核阶段衬底温度对薄膜立方相红外吸收峰峰位的影响.结果显示:随着成核阶段衬底温度的升高,薄膜中立方相吸收峰峰位向低波数漂移,说明薄膜内的压应力随成核阶段衬底温度的升高而降低,薄膜中最小压应力为3.1GPa.     

衬底温度对宽带隙立方氮化硼薄膜制备的影响

用射频溅射设备,采用两步法制备了宽带隙立方氮化硼(c-BN)薄膜.研究了在其他条件不变的情况下,成核阶段衬底温度对制备c-BN薄膜的影响.c-BN薄膜沉积在p型Si(100)衬底上,薄膜成分由傅里叶变换红外吸收谱标识.研究发现:衬底温度是立方BN薄膜成核的一个重要参数;要得到一定立方相体积分数的薄膜,成核阶段衬底温度有一个阈值,成核阶段衬底温度低于400℃,薄膜中没有立方相的存在;衬底温度为400℃时,薄膜中开始形成立方相;衬底温度达到500℃时,得到了立方相体积分数接近100%的薄膜,并且薄膜中立方相体积分数随着成核阶段衬底温度的升高而增加.还研究了成核阶段衬底温度对薄膜立方相红外吸收峰峰位的影响.结果显示:随着成核阶段衬底温度的升高,薄膜中立方相吸收峰峰位向低波数漂移,说明薄膜内的压应力随成核阶段衬底温度的升高而降低,薄膜中最小压应力为3.1GPa.     

宽带隙立方氮化硼薄膜制备

报道了用偏压调制射频溅射方法制备宽带隙立方氮化硼(c-BN)薄膜的实验结果.研究了衬底负偏压对制备c-BN薄膜的影响.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谱标识.结果表明,在射频功率和衬底温度一定时,衬底负偏压是影响c-BN薄膜生长的重要参数.在衬底负偏压为-200V时得到了立方相含量在90%以上的c-BN薄膜.还给出了薄膜中的立方相含量随衬底负偏压的变化,并对c-BN薄膜的生长机制进行了讨论.     

沉积气压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用等离子体增强脉冲激光沉积系统,在n型Si(100)基底上沉积了不同沉积气压下的纳米BN薄膜,利用红外光谱(FTIR)对BN薄膜进行了表征.通过原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌.在超高真空(＜5.0×10-7 Pa)情况下测量了薄膜的场致发射特性.实验结果表明,沉积气压对BN薄膜的场发射特性影响很大.BN薄膜的阈值电场随着沉积气压的升高而升高,发射极限电流随着沉积气压的升高而较小,但耐压特性提高.沉积气压为2 Pa时沉积的BN薄膜的场发射的阈值电场最低,为12 V/μm,当电场升高到27 V/μm时,场发射电流密度为140.6 μA/cm2;当沉积气压升高到5 Pa时,阈值电场升高为26 V/μm,当电场升高到59 V/μm时,发射电流密度为187.5 μA/cm2;沉积气压升高到15 Pa时的样品的阈值电场已经高达51 V/μm.所有BN薄膜的F-N曲线都符合F-N理论,表明电子发射是通过隧穿表面势垒完成的.     

异质外延立方氮化硼薄膜的微结构研究

利用离子束辅助沉积技术在金刚石薄膜衬底上制备立方氮化硼薄膜,傅立叶变换红外谱的结果表明,在高度(001)织构金刚石薄膜衬底上沉积的立方氮化硼薄膜是纯的立方相,而在多晶金刚石薄膜衬底上制备的立方氮化硼薄膜中还含少量的六角氮化硼。高分辨透射电镜的分析表明,在金刚石晶粒上异质外延的c-BN直接成核于金刚石衬底,界面没有六角氮化硼过渡层;而在含有大量缺陷的晶粒边界,存在六角氮化硼的成核与生长。     

正交实验法优化六方氮化硼薄膜的制备工艺

采用射频磁控溅射法,在Si(100)衬底上制备了适用于声表面波(SAW)器件的氮化硼(BN)薄膜。通过正交实验法,以薄膜中六方相的纯度和取向为指标,优化了磁控溅射方法制备六方BN(h-BN)薄膜的工艺条件。利用傅里叶变换红外光(FTIR)谱和X射线衍射(XRD)谱对薄膜进行了表征,实验结果表明,溅射功率为300W、无衬底负偏压、温度为400℃和N2∶Ar=7∶8vol.%时可以制备出高纯度且高c-轴择优取向的h-BN。     

氮化硼薄膜的场致发射特性

研究了氮化硼（BN）薄膜的场发射特性与不同基底偏压和不同膜厚的关系。在磁控溅射反应器中，使用高纯六角氮化硼（h-BN)靶，通入Ar和N2的混合气体，制备出了纳米BN薄膜。溅射是在基底加热470℃和总压力为1.2Pa的条件下进行的。在超高真空系统中测量了不同膜厚和不同基底偏压的BN薄膜的场发射特性，发现BN薄膜的场发射特性与基板偏压和膜厚关系很大。     

射频磁控溅射参数对 Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在 Pt/TiO2/SiO2/Si(100) 衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,研究了工作气压、衬底温度等溅射参数对Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和电学性质的影响.使用 XRD 分析了工作气压为 2Pa、衬底温度分别为 200 ℃、400 ℃、600℃(组a),以及衬底温度为600℃、工作气压分别为 1.5Pa、2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa 和 5.0Pa (组b)两组薄膜的微结构,结果表明工作气压在 2.5Pa 以下、衬底温度为 600℃时沉积的薄膜具有较好的钙钛矿结构.在 1.5Pa 条件下溅射的薄膜具有明显的(111)择优取向.在2.5Pa时,Pt/Ba0.7Sr0.3TiO3/Pt电容有最优铁电性能,在外加4 V电压(电场为 80 kV/cm)下,剩余极化 (Pr) 和矫顽场(Ec)分别为 2.32 μC/cm2、21.1 kV/cm.     

反应溅射法制备氮化铝薄膜及工作气压对其场发射性能的影响

采用反应磁控溅射法在不同工作气压(0.5～2.0Pa)下沉积了一系列氮化铝(AlN)薄膜。研究发现,在保持其他工艺参数不变的条件下,工作气压对薄膜厚度的影响很小。场发射性能测试表明,在较低的工作气压(0.5Pa和0.7Pa)下制备的AlN薄膜具有一定的场发射性能。扫描电子显微镜(SEM)图像显示,在较高的工作气压(2.0Pa)下制备的薄膜易产生空位及微空洞等缺陷,使薄膜致密性下降。电子在薄膜中的输运因受到缺陷的散射而不能隧穿表面势垒进行发射。研究表明,为获得具有良好场发射性能的AlN薄膜,若采用反应磁控溅射法,应选取较低的工作气压;同时,对于薄膜型阴极,具有紧密晶粒结构及较小缺陷的薄膜可能具有更优异的场发射性能。     

低真空下射频磁控溅射法制备ITO薄膜

在低真空(2.3×10-3 Pa)下采用射频磁控溅射法制备了ITO薄膜.溅射温度200 ℃,溅射气氛为氩气和氧气的混合气,溅射靶材为90 %氧化铟、10 %氧化锡的陶瓷靶.用场发射扫描电子显微镜和X衍射仪研究了薄膜的显微结构, 用X射线光电子能谱表征了薄膜的成分.ITO薄膜在可见光范围内有较高的透射率(80 %～95 %).在低工作气压(1 Pa)下,氧气流量比率[O2/(O2+Ar)]越小,薄膜的透射率越高、导电性越好.在高工作气压(2 Pa)下,制备得到低质量、低透射率的无定形薄膜.     

立方GaAs(100)衬底上制备单相六方GaN薄膜

立方 Ga As (10 0 )衬底上制备的 Ga N薄膜多为立方结构且立方相为亚稳相 ,采用水平常压 MOCVD方法在立方 Ga As (10 0 )衬底上制备出了 Ga N薄膜 . XRD测试表明 ,薄膜具有单一的相 .结合对工艺条件的分析 ,认为薄膜具有六方结构 .最后 ,通过 Raman光谱测试 ,证实在立方 Ga As衬底上制备出了单相六方 Ga N薄膜 .还对立方 Ga As衬底上制备出六方 Ga N薄膜的原因进行了讨论     

氮气分压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法 ,真空室中充入高纯N2 (99.99% )和高纯Ar(99.99% )的混合气体 ,在n型 (10 0 )Si基底上沉积了氮化硼 (BN)薄膜。红外光谱分析表明 ,BN薄膜结构为六角BN(h -BN)相 (1380cm-1和 780cm-1)。在超高真空 (<10 -7Pa)系统中测量了BN薄膜的场发射特性 ,发现沉积时氮气分压的变化对BN薄膜的场发射特性有很大影响。随着氮气分压的增加 ,阈值电场逐渐升高 ,这是由于表面粗糙度的变化造成的。充入 10 %N2 情况下沉积的BN薄膜样品的场发射特性较好 ,开启电场为 9V/μm ,当电场升高到 2 4V/μm ,场发射电流为 32 0 μA/cm2 。所有样品的场发射FN曲线均近似为直线 ,表明电子是通过隧道效应穿透BN薄膜表面势垒发射到真空的     

VOx薄膜的制备、电阻-温度特性及结构研究

VO2是一种热致相变材料.发生相变时,VO2的电阻、红外光透过率、反射率都会发生显著变化.采用直流反应磁控溅射法,通过改变氧氩比(O2:Ar)、工作气压、衬底温度等制备工艺参数,研究了工艺参数对VOx薄膜的结构、电阻-温度性能的影响.结果表明,当氧氩比为1.0:15、工作气压为2.0Pa时,制备的薄膜中VO2的含量较多;衬底温度为250℃时,制备的VOx薄膜的电阻一温度突变性能最佳.     

基于激光诱导击穿光谱技术的铜铟镓硒纳米薄膜的分析探测研究

铜铟镓硒薄膜中4种元素的含量比对薄膜的性能有非常大的影响。采用磁控溅射方法在不同工作气压下制备了铜铟镓硒薄膜,利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术实现了铜铟镓硒薄膜中Ga含量与(In+Ga)含量之比以及Cu含量与(In+Ga)含量之比的定量分析。分析了不同工作气压下制备的铜铟镓硒薄膜中元素谱线的强度,结果表明:IGa/I(In+Ga)与薄膜的禁带宽度是对应的,均随工作气压的增加而先增大后减小,当工作气压为2.0Pa时,获得了最大的薄膜禁带宽度;ICu/I(In+Ga)与能谱仪测得的浓度变化一致。LIBS技术能够实现薄膜中元素含量比例的快速检测,不同元素谱线强度的相对比值能够间接反映薄膜中元素含量的比值,验证了LIBS技术在薄膜分析方面的潜力,为优化磁控溅射制备铜铟镓硒薄膜的工作参数提供了方法和技术支持。     

氧气压强对Si基片上沉积YIG薄膜微观结构和磁性的影响

本文研究了氧气压强对用脉冲激光沉积技术(PLD)在Si(100)基片上制备的YIG薄膜性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、震动样品磁强计(VSM)、铁磁共振仪(FMR)等检测了薄膜微观性能及磁性。研究发现:(1)在0.3Pa和1Pa下制备的YIG薄膜中没有杂相,而在4Pa和16Pa的薄膜中出现了YIP相;(2)薄膜的晶粒尺寸随氧压增大而减小;(3)在1Pa下制备得到的薄膜共振线宽最小,为91Oe;(4)薄膜饱和磁化强度(Ms)随氧压的增加而降低,1Pa下得到的薄膜的Ms为138Oe,最接近理论值。     

溅射气压对Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7薄膜结构及介电性能的影响

采用射频磁控溅射法在Pt/Si基片上沉积了铌酸铋镁(Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7,BMN)薄膜.研究了溅射气压对BMN薄膜结构、表面形貌、化学成分及介电性能的影响.结果表明,制备的薄膜具有立方焦绿石结构.高溅射气压下制备的BMN薄膜晶粒的平均尺寸比低溅射气压下制备的薄膜晶粒的大.薄膜的介电调谐率及相对介电常数随溅...     

溅射气压对蓝宝石基ScAlN薄膜的影响

采用直流磁控溅射在(0001)蓝宝石基片上制备Sc掺杂AlN(ScAlN)薄膜,所用靶材是ScAl合金靶(Sc0.06Al0.94)。通过X线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)测量其结晶取向和表面形貌,通过压电响应显微镜(PFM)测量其压电性能。结果表明,溅射气压是影响薄膜结晶质量和压电性能的重要因素。随着气压从0.3Pa增加到0.7Pa,薄膜的结晶质量和表面形貌会先变好后变差,薄膜的压电常数也有相似的变化规律。最后,当溅射气压为0.5Pa时获得了高度c轴取向的ScAlN薄膜,薄膜的摇摆曲线半高宽(FWHM)为2.6°,表面粗糙度(RMS)为2.650nm,压电常数为8.1pC/N。     

立方氮化硼薄膜的研制

研究了热灯丝射频等离子体化学气相沉积法立方氮化硼薄膜。实验结果表明，沉积条件对膜的质量及结构的重要影响。在合适的条件下，可制备出优质的立方氮化硼薄膜材料。