磁控溅射法制备六方氮化硼薄膜及其结构研究--优秀毕业论文

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1、硕士学位论文磁控溅射法制备六方氮化硼薄膜及其结构研究STUDYONPREPARATIONANDSTRUCTUREOFHEXAGONALBORONNITRIDEFILMSBYMAGNETRONSPUTTERING刘镒哈尔滨工业大学2008年12月国内图书分类号：TB43国际图书分类号：620工学硕士学位论文磁控溅射法制备六方氮化硼薄膜及其结构研究硕士研究生：导师:申请学位:学科、专业：所在单位答辩日期授予学位单位刘镒于杰教授工学硕士材料科学与工程深圳研究生院2008年12月哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB43U.D.C:620DissertationfortheMasterD

2、egreeofEngineeringSTUDYONPREPARATIONANDSTRUCTUREOFHEXAGONALBORONNITRIDEFILMSBYMAGNETRONSPUTTERINGLiuYiCandidate:Supervisor:AcademicDegreeAppliedfor:Specialty:AfUliation:DateofDefence:Degree-Conferring-Institution:Prof.YuJieMasterofEngineeringMaterialsScienceandEngineeringShenzhenGraduateSchoolDec,2

3、008HarbinInstituteofTechnology摘要六方氮化硼是重要的宽禁带半导体材料，其带隙宽度超过6eV,具有优异的物理化学性质，如优异的热导性，高电阻率，高的微波与红外的透过性和化学稳定性，还有优良的高温润滑性等。如此优异的性能使其在高温、高频、大功率电子和光电器件以及耐高温材料等方面具有巨大的应用潜力。木实验主要采用磁控溅射的方法在（100）取向的Si片上沉积出hBN薄膜。系统地研究了各种参数如沉积时间、靶材与基材的间距、衬底温度、工作气压、溅射功率、基底偏压和气体组分等对氮化硼薄膜牛长行为的影响。用扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外谱（FTIR）和拉曼光谱（Ram

4、an）等手段对沉积薄膜进行了表征，根据测试结果我们得到了各沉积参数对hBN薄膜成键和结品质量的影响规律。经过试验我们得到了以下结论：利用磁控溅射方法可以制备结晶质量良好的hBN薄膜，其结晶度随沉积时间的延长而提高；靶基间距、工作气压、溅射功率、基底偏压以及氮气和氮气的气体流量存在一个最佳参数范阖，高于和低于这些范围都导致hBN薄膜质量下降；温度越高薄膜质量越好。关键词六方氮化硼；薄膜；物理气相沉积；磁控溅射AbstractHexagonalboronnitride(hBN)isapromisingsemiconductingmaterialwithawidebandgapover6eV.It

5、hasoutstandingphysicalandchemicalproperties,includinghighthermalconductivity,highelectricalresistivity,hightransparencytomicrowaveandinfraredlight,highchemicalstability,highoxidationresistance,andhightemperaturelubricatingabil让y.Duetothesesuperiorproperties,hBNhasmanyimportantapplicationsinabroadra

6、ngeofareassuchashigh-temperature,high-frequency,andlargepowerelectronicandoptoelectronicdevicesandheat-resistantmaterials.Inthisstudy,hBNfilmswerepreparedbymagnetronsputteringon(100)orientedSisubstrates.Theeffectsofvariousparameters,suchasdepositiontime,distancebetweensubstrateandtarget,gaspressure

7、,depositiontemperature,power,bias,andgasflowrateratioonthegrowthofhBNfihnswereinvestigatedsystematically.TheobtainedfilmswerecharacterizedbyScanningElectronMicroscope(SEM),FourierTtransfonnInfraredSpectrosc