等离子体增强热丝CVD法生长cBN薄膜中的衬底效应

摘要

立方氮化硼（ｃＢＮ）是一种新型的人工合成功能材料，它除了具有一系列与金刚石类似的优异的物理化学性质，如高的硬度、宽的带隙、高的电阻率和高的热导率外，还具有一些独特的优于金刚石的性质。这些性质使得ｃＢＮ在力学、光学和电子学等方面具有广泛的应用前景，这就需要在多种不同衬底材料上生长ｃＢＮ薄膜，并且衬底材料对ｃＢＮ薄膜的成核和生长有非常重要的影响。本文报道用射频等离子体增强热丝化学汽相沉积（ＣＶＤ）方法，在多种衬底上生长的ｃＢＮ薄膜的质量，包括生长的立方相比例，取向生长，表面形貌及粘附状况等，并着重讨论不同衬底对ｃＢＮ薄膜生长的影响。所用设备是等离子体增强热丝ＣＶＤ系统［２］；反应气体为ＮＨ３＋Ｂ２Ｈ６，并用高纯Ｈ２稀释到１％；衬底材料包括：Ｓｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、不锈钢和人工合成金刚石薄膜。热丝温度和衬底温度分别为２１００℃和１０００℃，反应气体压力为１４０Ｐａ，射频功率为１８０Ｗ，沉积时间约４ｈ。Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ）和傅立叶转换红外谱（ＦＴＩＲ）在表征ｃＢＮ薄膜的结构和成分上，是两种重要而互为补充的手段。在相同的实验条件下，比较Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、不锈钢衬底上生长ｃＢＮ薄膜的ＸＲＤ，以及Ｓｉ、不锈?