氮化硼薄膜沉积中的相变化研究

摘要

立方氮化硼（ｃＢＮ）具有力学、电学、热学、光学和半导体性能。它在硬度和热导率方面仅次于金刚石，而在化学稳定性、抗高温氧化和半导体性能方面优于金刚石。ｃＢＮ是自然界里没有的新型材料，可以用高温高压和低气压条件下两种方法合成，后一种方法可以制备出厚度和形状可变的薄膜材料，可以充分地利用ｃＢＮ各种优异性能。ｃＢＮ薄膜的制备包括离子溅射、离子镀、磁控溅射、激光蒸镀等多种方法的物理气相沉积（ＰＶＤ）和包括ＲＦ辉光、电子回旋共振、感应耦合等离子体等方法在内的化学气相沉积（ＣＶＤ）。在近２０年的研究中，消除六角氮化硼（ｈＢＮ），提高ｃＢＮ含量一直是人们关注的主要问题。ｈＢＮ薄膜的沉积是比较容易的，ｃＢＮ的生长相对而言比较困难。本工作通过变化各种沉积条件，研究从ｈＢＮ薄膜向ｃＢＮ薄膜的过渡，以求得纯ｃＢＮ薄膜生长。本工作研制了一套磁控弧光放电增强等离子体活化反应离子镀装置，并用它研究ＢＮ薄膜沉积中的相转变问题。这个装置采用电子枪蒸发硼，用低气压下磁场中热电子弧光放电离化气体的方法，在基底加负偏压沉积ＢＮ薄膜，这个装置的特点是利用电子在磁场中的回旋运动增加碰撞几率和弧光的大电流而产生高离化度等离子体，这一特点对于控制薄膜生长?