复旦大学：立方氮化硼薄膜的制备与表征_立方氮化硼c-BN的制备

立方氮化硼C-BN的制备 指导老师:乐永康 实验人:张宏伟钱雅超宁文正 报告日期:2008-12-29

指导老师：乐永康 实 验 人：张宏伟 钱雅超 宁文正 报告日期： 2008-12-29

概述 用射频溅射法将立方氮化硼(C-BN)薄膜況积在 晶体硅上,薄膜成分由傅立叶变换红外吸收谱标识。 在其他条件不变的情况下,研究了衬底温度及氮气 含量对制备立方氮化硼的影响。研究结果表明,基 底温度是影响立方氮化硼含量的重要参数。C-BN 的含量并非单纯线性随衬底温度变化,在不同的N2 含量下,立方氮化硼生长有不同的最适生长的衬底 温度,并且在最适生长衬底温度附近生长的CBN 应力较低

用射频溅射法将立方氮化硼（c-BN）薄膜沉积在 晶体硅上，薄膜成分由傅立叶变换红外吸收谱标识。 在其他条件不变的情况下，研究了衬底温度及氮气 含量对制备立方氮化硼的影响。研究结果表明，基 底温度是影响立方氮化硼含量的重要参数。c-BN 的含量并非单纯线性随衬底温度变化，在不同的N2 含量下，立方氮化硼生长有不同的最适生长的衬底 温度，并且在最适生长衬底温度附近生长的c-BN 应力较低

立方氮化硼薄膜在薄膜应用领域具有重要的 技术潜力 ◆宽光学带隙6.5eV,优良的热导率,可掺杂为N型、P 型半导体 ◆高温下强的抗氧化性能(1300℃以下不易氧化) ◆很高的硬度,是超硬保护涂层的较佳选择材料。 很好的透光性,本身高硬度是光学元件良好的保护涂层

◆ 宽光学带隙6. 5 eV ,优良的热导率，可掺杂为N 型、P 型半导体 ◆ 高温下强的抗氧化性能(1300 ℃以下不易氧化) ◆ 很高的硬度, 是超硬保护涂层的较佳选择材料。 ◆ 很好的透光性, 本身高硬度,是光学元件良好的保护涂层

衬底 氮配溅 气适射 机靶 分档配偏 氩 器电 械材 子板适压 泉 源 泵 器电 源

氮 气 机 械 泵 氩 气 分 子 泵 档 板 偏 压 电 源 配 适 器 靶 材 溅 射 电 源 配 适 器 衬底

实验器材1 =

实验器材2

氮化硼的生长过程 (a)h-BN (d)c-BN I1111 会 Al d4t

实验步骤 安装基片,基片用酒精清洗。 打开右下处分子泵阀门,开启机械泵15分钟。 机械泵声音逐渐变小后,开冷却水,开分子泵。 大概1分钟左右有尖锐的蜂鸣声,声音从大变小。 分子泵抽气至气压降至3E-3pa左右(大概1小 时)

⚫ 安装基片，基片用酒精清洗。 ⚫ 打开右下处分子泵阀门，开启机械泵15分钟。 ⚫ 机械泵声音逐渐变小后，开冷却水，开分子泵。 大概1分钟左右有尖锐的蜂鸣声，声音从大变小。 ⚫ 分子泵抽气至气压降至3E-3pa左右（大概1小 时）

开加热带和离子电源设置为3∨,以赶走腔壁上附 着的水蒸气。 加热大概1.5小时腔内气压约为19E-3pa 停止加热,等待冷却。 气压降至2.1E-4 充氮气和氩气先开气罐的阀门,再开小阀门,调 节流量氮气0.47氩气14。此时腔内气压稳定在 2.0E-1

⚫ 开加热带和离子电源设置为3V，以赶走腔壁上附 着的水蒸气。 ⚫ 加热大概1.5小时 腔内气压约为1.9E-3pa。 ⚫ 停止加热，等待冷却。 ⚫ 气压降至2.1E-4。 ⚫ 充氮气和氩气 先开气罐的阀门，再开小阀门，调 节流量氮气0.47 氩气14。此时腔内气压稳定在 2.0E-1

●关掉硅片气压计,打开 generator,调节owad至 50,开后面的通气阀门,腔内有离子流发光。 ●挡板挡住基片,清洗靶材。 ●调节 forward至200,微调电流源频率,使 reflect 到20左右 ●保持20分钟 调节 generator功率至50,调高基片电压到250V, 清洗基片

⚫ 关掉硅片气压计，打开generator,调节forward至 50，开后面的通气阀门，腔内有离子流发光。 ⚫ 挡板挡住基片，清洗靶材。 ⚫ 调节forward至200，微调电流源频率，使reflect 到20左右。 ⚫ 保持20分钟 ⚫ 调节generator功率至50，调高基片电压到250V， 清洗基片