六方氮化硼薄膜的化學氣相沉積工藝研究.pdf

1、六方氮化硼是重要的寬禁帶半導體材料,禁帶寬度超過6eV，具有優(yōu)異的物理化學性質(zhì)，如優(yōu)異的熱導性，高電阻率，高的微波與紅外的透過性和化學穩(wěn)定性等。近年來，越來越受到關注。本文主要研究六方氮化硼薄膜的微波等離子體六方氮化硼薄膜化學氣相沉積（MPCVD）工藝,以期實現(xiàn)對六方氮化硼薄膜生長結構的控制。
　　利用傳統(tǒng)的微波增強等離子體化學氣相沉積方法在硅片上制備了六方氮化硼薄膜，反應氣源采用He-N2-BF3-H2的組合氣體。系統(tǒng)地研究了各

2、種參數(shù)如微波功率，工作氣壓，沉積時間，襯底種類等對氮化硼薄膜生長行為的影響。用X射線衍射(XRD)和拉曼光譜(Raman)對薄膜結構進行了表征，用掃描電子顯微鏡(SEM)分析了薄膜的形貌特征，用高分辨透射顯微鏡(HRTEM)分析了薄膜的晶體結構。本研究得到如下主要結果：
　　1)襯底材料預處理階段的表面打磨有利于提高薄膜與襯底的結合力。
　　2)在薄膜的生長過程中，隨時間變化，薄膜的結晶性變差。
　　3)H2流量增大時

3、，薄膜的結晶性提高。
　　4)功率的提高，會提高hBN薄膜的結晶性，減小薄膜中的晶格缺陷。其原因主要是功率的提高將導致生長溫度的提高。
　　5)高分辨率TEM圖像分析表明：hBN薄膜是由尺寸在幾個納米的微結晶區(qū)組成，六方原子層多呈現(xiàn)為典型的湍層結構。
　　6)薄膜的生長速度能達到0.77μm/h。
　　7)薄膜形貌結構隨沉積工藝參數(shù)的變化有所不同，本研究中獲得了一種新型的形貌結構，這種結構是由六方氮化硼的納米片層