化学气相沉积法制备宽带硬质薄膜材料

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1、浙江大学硕士学位论文徐世友：化学气相沉积法制备宽带硬质薄膜材料摘要考虑到目前宽带硬质半导体薄膜材料制备中存在的问题，对传统的CVD方法进行改造，以新型的DBD为离子源成功构建出运行稳定的DBD—CVD系统，沉积出宽带硬质DLC薄膜；采用热丝与电容耦合式射频等离子体共同辅助CVD的方法，在商用石英衬底上沉积出带隙可调的宽带硬质BPxNl_x薄膜。本文介绍了介质阻挡化学气相沉积技术(DBD—CVD)、类金刚石(DLC)薄膜、氮化硼(BN)薄膜等的研究进展。对DBD及DBD—CVD的历史、理论及应用做了全面的总结；对DLC薄膜和BN薄膜的结构、性能、应用和制备方法做了详细的分析和讨论。D

2、BD作为一种典型的非平衡等离子放电形式，具有很广泛的应用前景，它可以在常压下运行，也可以在低气压下运行，提供高能量的等离子体，从而降低沉积温度，提高沉积速率。DLC薄膜是一种重要的宽带硬质半导体薄膜，它具有高硬度、低摩擦系数、良好的化学惰性、容易大面积成膜等优异性能。BN薄膜是一种具有广泛应用前景的ⅡI．V族化合物半导体，它的禁带宽度较宽(6．4eV)，硬度仅次于金刚石，同时也具有良好的化学惰性。采用不同辅助技术的CVD制备出大面积、高质量的宽带硬质DLC、BN薄膜，为后续的器件制各做工艺准备。本文在DBD理论基础上构建运行稳定DBD-CVD系统，采用DBD．CVD法制备DLC薄膜

3、。在此基础上，进一步研究了DLC薄膜的结构、性能。讨论了各工艺参数对DLC薄膜的结构、性能的影响，获得最佳的工艺参数。以最佳工艺参数研究不同衬底上DLC薄膜的结构、性能，N掺杂DLC薄膜的结构、性能。采用热丝辅助射频等离子增强化学气相沉积(I-IF．PECVD)技术制备BPxNl。薄膜，研究衬底温度对薄膜结构的影响及P对BPxNl．x薄膜光学带隙的调节规律，同时研究了薄膜的光暗电导性能，对BPxNl。薄膜在紫外液晶光阀上的应用前景做了分析。本文首先分析了沉积参数对DLC薄膜结构性能的影响。沉积电压升高，DLC薄膜Sp3碳含量增加，表面粗糙度减小；沉积频率增加，DLC薄膜sp3碳含量

4、增加，表面粗糙度减小；沉积压强减小，DLC薄膜sp3碳含量增加，表面粗糙度减小。在最佳工艺参数下(12kV，20kHz,100Pa)，薄膜的沉积速率较快，所得薄膜的表面光滑，sp3碳含量高，硬度高，膜基结合良好，在可见一近红外区有很高V浙江大学硕士学位论文徐世友：化学气相沉积法制备宽带硬质薄膜材料的透过率。采用DBD—CVD法在不同衬底上成功沉积出DLC薄膜，相对而言，在金属衬底上沉积的薄膜质量较高，性能优于非金属衬底。由于Al表面存在较厚的氧化膜，沉积于越衬底的DLC膜与非金属衬底上的相似。采用DBD-CVD法成功沉积出N掺杂DLC薄膜，大大降低薄膜的内应力，从而提高膜基结合力。

5、采用HF—PECVD技术在商用石英衬底上沉积出膜基结合良好BP,,N1．、薄膜，衬底温度对薄膜的结构有很大影响：随着衬底温度增加，薄膜的结晶性能变好，在400"C衬底温度下，所沉积的薄膜为多晶织构，薄膜表面为颗粒状，松散分布。随着沉积时通入PH3含量的增加，薄膜内P的含量增加，可以实现P的可控掺杂。随着薄膜内P含量的增加，BPxNl．x薄膜禁带宽度变窄，实现了薄膜禁带宽度的连续调节。BPxNl．x薄膜的暗电阻可达1011Q·cm，可以与液晶层较好的匹配，BPxN】。薄膜的光暗电导比可达l03量级，具有良好的光敏性能，可以做为紫外液晶光阀的优良光敏层。关键词；DBD、DBD-CVD、

6、类金剐石薄膜、BN薄膜、BP,,Nl。薄膜、禁带宽度、光敏性浙江人学硕十学位论文徐世友：化学气相沉积法制备宽带硬质薄膜材料AbstractInthesis，theresearchesanddevelopmentondielectricbarrierdischargechemicalvapordeposition(DBD-CVD)，diamondlikecarbon(DLC)thinfilms，boronnitride(BN)thinfilmswerereviewed．Thehistory,theoryandapplicationsofDBDandDBD—CVDwerecompreh

7、ensivelysummarized．Thestructure，properties，applicationsandpreparationofDLCandBNthinfilmswereparticularlyanalyzedanddiscussed．DBDisatypicalnon—equilibriumhigh-pressureacgasdischarge，itCanbeoperatedatnormalpressure，itcallbeoperatedatlowpr