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《BCN薄膜的脈沖激光沉積與成分控制》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、武漢理工人學(xué)顧:卜學(xué)位論文摘要本文采用兩種靶源(B4C靶,BN/C拼合靶),利用脈沖激光沉積技術(shù)在單晶Si基片上制備BCN薄膜,系統(tǒng)研究了沉積工藝、退火條件和靶源形式對(duì)其沉積速率、表面形貌、鍵結(jié)構(gòu)和組分的影響,以期通過工藝控制獲得成分可控、組分變化范圍寬的BCN系列薄膜材料,滿足特定性能對(duì)BCN薄膜指定組分的要求,拓寬其應(yīng)用范圍。首先,以B4C靶材為靶源,通過改變脈沖激光能量密度(1-6J/cm2),氮?dú)鈮毫?O.15Pa)和沉積溫度(300.750℃)來制備不同組分的BCN薄膜。紅外吸收光譜(FTIR)與X射線光電子能譜(XPS)分析表明:’薄膜中包含B-N,B.C和N
2、.C化學(xué)鍵,表明形成了B—C-N三元化合物。隨著沉積工藝參數(shù)的改變,BCN薄膜的沉積速率、表面形貌、鍵結(jié)構(gòu)和組分相應(yīng)變化。通過調(diào)整激光能量密度、氮?dú)鈮毫?、沉積溫度等工藝參數(shù),薄膜中B、C和N元素的組分可分別控制在47.3.62.8%,26.4.32.8%和7.2.26.3%的范圍內(nèi)。將BCN薄膜在700℃的真空環(huán)境中退火1h,薄膜結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變,表現(xiàn)出良好的真空高溫穩(wěn)定性;而在大氣環(huán)境中退火溫度達(dá)到600℃時(shí),BCN薄膜表面已發(fā)生氧化分解,且有C-N鍵形成。由于利用單一B4C靶源制各的BCN薄膜的組分特別是C含量變化范圍有限,我們選用BN/C拼合靶,通過改變沉積氣氛和靶材
3、的拼合方式,進(jìn)一步制備組分變化范圍更寬的BCN薄膜。FTIR和XPS分析結(jié)果表明,所制備的薄膜中也形成了B.C-N三元化合物。在相同沉積條件下,隨著拼合靶中石墨比率的增加,BCN薄膜中的C元素含量增加(變化范圍36.8%.85.9%),而B和N含量呈降低趨勢。對(duì)于同一種靶材,當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫υ黾訒r(shí),薄膜中N.C鍵和N含量均增大。將BCN薄膜在600℃的真空環(huán)境中退火1h時(shí),薄膜結(jié)構(gòu)沒有變化,具備較好的真空高溫?zé)岱€(wěn)定性;而在600。C大氣環(huán)境中退火1h時(shí),BCN薄膜表面發(fā)生氧化分解,主要以氧化物的形式存在。關(guān)鍵詞:BCN薄膜,脈沖激光沉積,鍵結(jié)構(gòu),組分控制止£漢理工人學(xué)碩一}:學(xué)
4、位論文AbstractBoroncarbonnitride(BCN)thinfilmswerepreparedonSi(100)substratesbylaserablationoftwotypesoftargets(B4Ctarget,h-BN/graphitecompositedtargets).Theeffectsofdepositionparameters(1aserenergydensity,nitrogenpressure,depositiontemperature),annealingparameters(annealingatmosphere,anneal
5、ingtemperature)andtypesoftargetsonthefilmdepositionrate,morphology,bondstructureandcompositionwereinvestigated.ThecompositionofBCNthinfilmsCanbevariedoveragreaterrangebyprocesscontr01.Firstly,boroncarbonnitridethinfilmswithdifferentcompositionswerepreparedusingB4Ctargetbychanginglaserener
6、gydensity(1-6J/cm氣nitrogenpressure(015Pa)anddepositiontemperature(300-750℃).Fouriertransforminfrared(FTIR)spectroscopyandX·rayphotoelectronspectroscopy(xPs)analysesindicatedthattheas—depositedBCNthinfilmscontainedB-C,N-CandB—Nchemicalbonds,implyingtheformationofternaryBCNcompounds.Theconc
7、entrationofB,CandNCanbecontrolledintherangeof47.3—62.8%,26.4—32.8%and7.2—26.3%,respectively.BCNthinfilmpreparedat3】
8、耐,300oCand5PanitrogenpressureWasannealedinvacuumatmospherewithannealingtemperatureof700oCfor1h.Theresultsshowedthatthefilmstructuredidnotchange,implyi