等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備立方氮化硼薄膜過程中的應(yīng)力形成與釋放機(jī)理.pdf

1、立方氮化硼有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如僅次于金剛石的高硬度，寬帶隙、高擊穿電壓、低介電常數(shù)、高電阻率和高熱導(dǎo)率，還有一些優(yōu)于金剛石的性質(zhì)，如更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，容易實現(xiàn)p型和n型摻雜等。立方氮化硼的性質(zhì)決定了它在力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。
　　 目前c-BN薄膜主要依靠氣相沉積法制備，在制備過程中普遍使用高荷能離子轟擊，使薄膜內(nèi)殘留壓應(yīng)力積聚，制得的薄膜與襯底的附著力不強(qiáng)，容易剝落。如何解決薄膜中的應(yīng)力釋放問題

2、，制得高質(zhì)量的厚膜一直是cBN薄膜研究中的一個熱點(diǎn)和難點(diǎn)。另外，紅外光譜法作為最常用的估算c-BN薄膜中的立方相濃度和殘留應(yīng)力狀況，被發(fā)現(xiàn)有較大的局限性。
　　 本文利用在H2氣氛中1500K高溫退火，發(fā)現(xiàn)可以有效釋放殘留在c-BN薄膜中的殘留應(yīng)力極大提高薄膜在硅和石英襯底上的穩(wěn)定性，并發(fā)現(xiàn)殘留應(yīng)力誘發(fā)的c-BN薄膜紅外光譜的一系列變化。通過紅外吸收峰的位置改變和Stoney方程來計算c-BN薄膜中所含的壓縮應(yīng)力的方法，發(fā)現(xiàn)對于

3、薄膜中的sp2雜化的BN相關(guān)的位于780和1380 cm-1的兩個吸收峰，在壓縮應(yīng)力的作用下，一個發(fā)生藍(lán)移(2.74 cm-1/GPa)，另個發(fā)生紅移(-3.08 cm-1/GPa)。由此，可以準(zhǔn)確評價c-BN薄膜在成核階段的應(yīng)力狀況。本文還從間隙Ar原子引起的c-BN晶胞的畸變誘發(fā)應(yīng)力累積的原理出發(fā)，發(fā)現(xiàn)c-BN薄膜的殘留應(yīng)力與間隙Ar原子濃度相關(guān)，并探討了可能的于此引起的對IR吸收強(qiáng)度的影響。
　　 另外，本文的實驗和模擬結(jié)