立方氮化硼薄膜制备与性质研究新进展

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1、万方数据第22卷第3期2007年5月无机材料学报JournalofInorganicMaterialsV01．22．NO．3May,2007文章编号：1000—324X(2007)03—0385—06立方氮化硼薄膜制备与性质研究新进展张兴旺，游经碧，陈诺夫(中国科学院半导体研究所半导体材料重点实验室，北京100083)摘要：立方氮化硼(c—BN)具有优异的物理和化学性质，在力学、光学和电子学等方面有着广泛的应用前景．白上世纪80年代开始，低压沉积c—BN薄膜的研究迅速发展，到90年代中期达到高潮，随后进展缓慢，c—BN薄膜研究转入低潮，近年来，c—BN薄膜研究在几方面取得了突破，如获得

2、与衬底粘附良好、厚度超过1pm的c．BN厚膜；成功实现了c．BN单晶薄膜的异质外延生长；此外，在c-BN薄膜力学性质和过渡层微结构研究方面也取得了进展．本文主要评述最近几年c—BN薄膜研究在以上几方面取得的最新进展．关键词：立方氮化硼薄膜；异质外延；应力；粘附性中图分类号：0484文献标识码：ARecentAdvancesinSynthesisandPropertiesofCubicBoronNitrideFilmsZHANGXing—Wang，YOUJing—Bi，CHENNuo—Pu(KeyLabofSemiconductorMaterialsScience，Instituteof

3、Semiconductors，ChineseAcademyofSciences，Bering100083，China)Abstract：Cubicboronnitride(c—BN)attractswidespreadinterestasapromisingmaterialformanypotentialapplicationsbecauseofitsuniquephy‘sicalandchemicalproperties．Sincethe1980’Stheresearchinc—BNthinfilmshasbeencarriedout，whichreacheditssummitint

4、hemidof1990’S，thenturnedintoadownwardperiod．Inthepastfewyears，however，importantprogresswasachievedinsynthesisandpropertiesofcubicboronnitridefilms，suchasobtaining>lpmthickc—BNfilms，epitaxialgrowthofsinglecrystallinec—BNfilms，andadvancesinmechanicspropertiesandmicrostructuresoftheinterlayerofc—BN

5、films．Thepresentarticlereviewsthecurrentstatusofthesynthesisandpropertiesofc—BNthinfilms．Keywordscubicboronnitride(c—BN)films；heteroepitaxy；stress；adhesion1引言III—V族化合物氮化硼能够以四种结构存在：即s矿杂化的立方氮化硼(c-BN)和纤锌矿氮化硼(w—BN)以及sp2杂化的六方氮化硼(h—BN)和菱形氮化硼(r—BN)．其中c．BN以其优异的物理和化学性质，引起了各国研究人员的普遍重视【1J．立方氮化硼除了具有与金刚石相似的性

6、质，如高硬度、宽带隙、高击穿电压、低介电常数、高电阻率和高热导率，还具有一些优于金刚石的性质，如更高的热稳定性和化学稳定性，容易实现P型和n型掺杂(金刚石n型掺杂非常困难)，与Si、GaAs更接近的热膨胀系数等．由于c—BN具有这些独特的综合性能，从而使其不仅可用于刀具、磨具及光学窗口的保护涂层，而且作为宽带隙半导体材料，在高温、高频、大功率电子器件方面有着难以预料的发展前景．事实上，Mishima【23等人利用高温高压e—BN颗粒制备了波长215nm的紫外发光二极管，其工作温度可高达950K．目前商业上应用的c—BN都是由高温高压法合成的，但高温高压法的设备复杂、成本高，而且合成的c

7、—BN均为颗粒状，使其工业应用受到很大限制．1979年Sokolowski[a】首次成功地用脉冲等离子体技术在低温低压下制备出c—BN薄膜，所用设备简单，工艺易于实现，因此得到迅速发展．低压下收稿日期：2006-06—21；收到修改稿日期：2006—08—16基金项目：中科院百人计划及教育部留学回国人员基金作者简介：张兴旺(1972-)，男，博士，研究员．E—mail：xwzhang@semi．ac．an万方数据386无机材料学报22卷沉积c—