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立方氮化硼(c-BN)具有优异的物理和化学性质, 在力学、光学和电子学等方面有着广泛的应用前景. 自上世纪80年代开始, 低压沉积c-BN薄膜的研究迅速发展, 到90年代中期达到高潮, 随后进展缓慢, c-BN薄膜研究转入低潮. 近年来, c-BN薄膜研究在几方面取得了突破, 如获得与衬底粘附良好、厚度超过1μm的c-BN厚膜; 成功实现了c-BN单晶薄膜的异质外延生长; 此外, 在c-BN薄膜力学性质和过渡层微结构研究方面也取得了进展. 本文主要评述最近几年c-BN薄膜研究在以上几方面取得的最新进展.

关键词: 立方氮化硼薄膜 , heteroepitaxy , stress , adhesion

偏压对磁控溅射沉积立方氮化硼薄膜的影响

徐锋 , 左敦稳 , 张旭辉 , 户海峰 , 王珉

人工晶体学报

合适的衬底偏压是物理气相沉积制备cBN的必须条件,本文采用基于蒙特卡洛方法的SRIM软件对PVD过程中离子轰击衬底进行了分析,并进行了相关的实验研究.仿真与实验结果显示,随着离子轰击能量的增加,离子轰击深度和范围扩大,有利于cBN的成核与生长,但是过大的轰击能量会导致薄膜表面N与B元素的不匹配以及薄膜立方相的下降.同时,在PVD气氛中适量添加N2可以弥补薄膜表面N元素的损失,有利于提高立方相含量.

关键词: 立方氮化硼薄膜 , 磁控溅射 , 衬底偏压 , 离子轰击 , 立方相

立方氮化硼薄膜中的氧杂质

杨杭生 , 邱发敏 , 聂安民

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00748

采用等离子体增强化学气相生长技术制备立方氮化硼薄膜, 系统研究了背底真空度和生长过程中氧气的存在对立方氮化硼薄膜中氧杂质含量的影响. 发现把背底真空度提高至1×10^-5 Pa仍然不能有效消除立方氮化硼薄膜中的氧杂质. 随着立方氮化硼薄膜中氧杂质的增加, 其红外吸收谱的Lorentz拟合发现, 在1230~1280 cm^-1附近出现由氧原子与硼原子结合形成的B-O键的反对称伸缩振动引起的吸收峰. 该吸收峰的强度与薄膜中的氧杂质含量有较好的线性关系, 因此可以通过分析该吸收峰的强度半定量地测定立方氮化硼薄膜中的氧杂质含量.

关键词: 立方氮化硼薄膜 , plasma-enhanced CVD , infrared spectroscopy , oxygen impurity

立方氮化硼薄膜制备与性质研究新进展

张兴旺 , 游经碧 , 陈诺夫

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2007.03.001

立方氮化硼(c-BN)具有优异的物理和化学性质,在力学、光学和电子学等方面有着广泛的应用前景.自上世纪80年代开始,低压沉积c-BN薄膜的研究迅速发展,到90年代中期达到高潮,随后进展缓慢,c-BN薄膜研究转入低潮.近年来,c-BN薄膜研究在几方面取得了突破,如获得与衬底粘附良好、厚度超过1μm的c-BN厚膜;成功实现了c-BN单晶薄膜的异质外延生长;此外,在c-BN薄膜力学性质和过渡层微结构研究方面也取得了进展.本文主要评述最近几年c-BN薄膜研究在以上几方面取得的最新进展.

关键词: 立方氮化硼薄膜 , 异质外延 , 应力 , 粘附性

立方氮化硼薄膜中的氧杂质

杨杭生 , 邱发敏 , 聂安民

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00748

采用等离子体增强化学气相生长技术制备立方氮化硼薄膜,系统研究了背底真空度和生长过程中氧气的存在对立方氮化硼薄膜中氧杂质含量的影响.发现把背底真空度提高至1×10-5Pa仍然不能有效消除立方氮化硼薄膜中的氧杂质.随着立方氮化硼薄膜中氧杂质的增加,其红外吸收谱的Lorentz拟合发现.在1230～1280 cm-1附近出现由氧原子与硼原子结合形成的B-O键的反对称伸缩振动引起的吸收峰.该吸收峰的强度与薄膜中的氧杂质含量有较好的线性关系,因此可以通过分析该吸收峰的强度半定量地测定立方氮化硼薄膜中的氧杂质含量.

关键词: 立方氮化硼薄膜 , 等离子体增强化学气相生长 , 红外光谱 , 氧杂质

高质量立方氮化硼薄膜的射频磁控溅射制备及其性能表征

蔡志海 , 杜玉萍 , 谭俊 , 张平 , 赵军军 , 黄安平 , 许仕龙 , 严辉

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2005.01.003

运用射频磁控溅射法在硅片上制备了立方氮化硼薄膜,并对射频功率、气体分压比及衬底偏压等参数对膜中立方氮化硼(c-BN)含量的影响进行了研究.采用傅立叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)对c-BN薄膜进行了表征和分析.结果表明:300 W的射频功率是制备c-BN薄膜的最佳条件;当气体分压比Ar/N2=5:1时,制备的薄膜中c-BN含量相对最高;立方氮化硼的形成存在偏压阈值(约80 V),低于此偏压c-BN很难形成.拉曼光谱分析进一步确认了BN薄膜的晶相结构.AFM和XPS分析结果表明c-BN薄膜结晶良好,晶粒尺寸细小,具有很好的化学配比,B原子与N原子的含量比为1:l.

关键词: 立方氮化硼薄膜 , 射频磁控溅射 , 拉曼光谱分析

立方氮化硼薄膜表面的XPS研究

邓金祥 , 陈浩 , 陈光华 , 刘钧锴 , 宋雪梅 , 朱秀红 , 王波 , 严辉

功能材料

研究立方氮化硼薄膜表面的性质对于研究立方氮化硼薄膜的成核机理和应用,具有重要的价值.本文用XPS对立方氮化硼薄膜表面进行研究,并对有关问题进行了讨论.XPS分析表明,立方氮化硼薄膜表面除了B、N外,还含有C和O.从XPS谱图计算得到含有立方相的氮化硼薄膜的N/B为0.90,较接近于氮化硼的理想化学配比1:1;不含立方相的氮化硼薄膜的N/B为0.86,离氮化硼的理想化学配比1:1较远.计算表明立方氮化硼薄膜的顶层六角相的厚度约为0.8nm.

关键词: 立方氮化硼薄膜 , 表面 , X射线光电子能谱