导读:本文包含了氮化硼薄膜论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:薄膜,氮化硼,磁控溅射,六方,射频,衬底,半导体。
氮化硼薄膜论文文献综述
全海燕[1]（2018）在《六方氮化硼薄膜稳定性及其MSM型深紫外光电探测器的研究》一文中研究指出六方氮化硼(hBN),是一种人工合成的超宽禁带半导体材料,具有类石墨结构,俗称“白石墨”。其禁带宽度高达6.0 eV以上,本征吸收边约为207 nm,在吸收边附近的吸收系数高达7×10~5 cm~(-1),且具有极高的热稳定性、化学稳定性及抗辐射能力,介电强度高达8 MV/cm,是制作深紫外光电探测器件的优选材料。但是由于生长工艺的限制,制备高质量、大尺寸hBN单晶和外延薄膜还面临着很大挑战,基于hBN薄膜的深紫外光电探测器的研究还处于起步阶段,探测器的响应度普遍较低。本文主要针对磁控溅射法制备的hBN薄膜的潮解机制和生长工艺优化,以及基于hBN薄膜的深紫外光电探测器的制备与性能开展了系列研究工作。主要研究内容和研究结果如下:采用射频磁控溅射法在硅、蓝宝石和石英衬底上制备了hBN薄膜,利用XPS技术分析了hBN薄膜的化学成分与化学结构。XPS的结果显示易潮解的hBN薄膜中氧的原子百分比普遍高于30%,并主要与硼原子成键,表明薄膜中有氧化硼存在,而氧化硼易于吸收空气中的水蒸气生成硼酸,进而使得薄膜潮解。为了抑制hBN薄膜的氧含量,对制备工艺进行了优化:(1)通过在2000℃高温条件下煅烧靶材2小时以上,使得靶材中的氧化物充分升华,去除hBN靶材中的氧杂质;(2)通过烘烤生长室的内壁,并反复通入高纯氮气纯化生长室,尽可能地去除生长室中吸附的含氧气体。工艺优化后,制备的hBN薄膜中氧含量急剧减少,hBN薄膜的稳定性极大改善,可以长期稳定存在于空气中而不发生潮解,甚至可以利用去离子水浸泡法实现hBN薄膜的衬底间转移,转移之后的hBN薄膜性质没有明显改变。基于稳定的hBN薄膜,研制出具有金属-半导体-金属(MSM)共面叉指电极结构的深紫外光电探测器原型,该探测器的探测截止波长位于230 nm,峰值响应波长为200 nm,最大响应度为10 mA/W。由于采用标准硅探测器进行定标,实验室搭建的光谱响应测试系统的最短定标波长仅为200 nm。研制的hBN深紫外光电探测器在200 nm以下的光谱响应曲线还需要进一步研究。此外,以hBN薄膜为插入层,研制了具有深紫外增强特性的MSM型硅光电探测器。在波长250—800 nm的范围内,该探测器的响应曲线与普通硅光电探测器基本一致,而在200—250 nm范围内,与普通的硅探测器相比,该探测器的响应度得到显着提高。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
王鑫[2]（2018）在《磁控溅射法制备六方氮化硼薄膜及其原位掺杂的研究》一文中研究指出六方氮化硼(hBN)是一种人工合成的宽禁带半导体材料,禁带宽度达到了6eV,属于准直接带隙材料。其具有许多优异的物理和化学性质,并且,由于它与石墨烯的晶格十分匹配(失配率小于1.7%),因而被认为是制备石墨烯的最佳的衬底材料,很有希望在石墨烯电子器件领域发挥重要作用。但是由于hBN的制备条件十分苛刻,要获得结晶质量好、大尺寸的薄膜材料仍十分困难;并且由于hBN材料的本征电阻率非常高,限制了其在微电子和光电子学领域的应用。因此如何提高hBN材料的结晶质量和稳定性、对hBN材料进行电学性质的调控显得尤为重要,针对以上两个方面,本论文研究了生长气氛对hBN薄膜质量的影响以及hBN薄膜的原位掺杂,取得的主要研究结果如下:1.研究了工作气氛对hBN薄膜质量的影响,采用射频磁控溅射技术,分别以纯氩(Ar)气和氩/氮(Ar/N_2)混合比为1:1的工作气氛制备hBN薄膜,X射线光电子能谱(XPS)的表征结果发现在纯Ar气氛中制备的薄膜存在大量氮(N)空位,硼/氮(B/N)比约为2:1,薄膜中多余的B原子会与空气中的O原子结合导致大量硼氧化合物产生,使得薄膜不稳定。而在混合气氛中制备的薄膜,由于通入了N_2,有效的弥补了N空位,XPS的表征结果发现B/N比为1.07:1,导致hBN薄膜的结晶质量变好,薄膜更加稳定。2.研究了hBN薄膜的锌(Zn)原位掺杂技术,在射频磁控溅射工艺中分别使用锌条法和双靶共溅法进行Zn原位掺杂实验,XPS结果发现用锌条法制备出的hBN薄膜中Zn杂质的原子百分比达到6.36%,通过紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)测试发现薄膜的光学带隙约为5.15eV,但存在的问题是:薄膜的结晶质量不好、在掺杂过程中无法对掺杂浓度进行自由控制,而且容易对薄膜造成污染。用双靶共溅方法制备的hBN薄膜的结晶质量很好,但XPS的结果显示Zn杂质的原子百分比为0.19%,计算出的杂质浓度是2.43×10~(20)cm~(-3),UV-Vis光谱的结果说明薄膜的吸收边红移,约在250nm处,计算出的光学带隙约为4.7eV,经霍尔效应测试,薄膜是P型导电,霍尔迁移率是186cm~2/V·s,空穴浓度是1.3×10~(15)/cm~3。测得的电离能的数据为0.071eV,虽然杂质的电离能很小,但hBN薄膜中的Zn杂质并没有完全激活,可能的原因是一部分Zn原子存在于间隙中,并没有和N成键导致其空穴浓度并不高。3.研究了hBN薄膜的镁(Mg)原位掺杂,使用了两种方法,在射频磁控溅射工艺中分别使用双靶共溅法以及混合靶溅射的方法。然而,由于Mg的性质十分活泼,在使用双靶共溅法时,从高纯Mg靶溅射出来的Mg原子会与混合工作气体中的N_2反应,导致Mg_3N_2的生成。在用混合靶掺杂时,为了防止Mg_3N_2的生成,使用纯Ar做工作气体,XPS的测试结果说明薄膜中存在大量的N空位,导致薄膜的结晶质量变差,并且Mg杂质也不能有效激活,这一实验还需进一步完善。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
张子昌[3]（2018）在《氮化硼薄膜的微结构及光学性能研究》一文中研究指出氮化硼属于人工合成的III-V族半导体材料,而六方氮化硼作为良好的热导体和绝缘体的同时,与石墨烯的晶格也十分匹配,使其可以作为石墨烯器件的衬底或绝缘栅材料,在深紫外光电器件与大功率微电子器件领域有很广阔的应用前景。因此,近年来,高质量六方氮化硼薄膜的生长与制备成为了研究热点,但是由于生长条件苛刻,较难获得表面平整,且高纯度、高结晶质量的厚六方氮化硼薄膜。此外,目前对物理气相沉积法制备的六方氮化硼薄膜稳定性和微结构的研究较少。本文通过射频磁控溅射的方法,在Si(100)基片上制备六方氮化硼薄膜,分别改变溅射时间、衬底温度、溅射功率、衬底负偏压和溅射气体中的氮氩比,利用傅里叶红外光谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪等设备仪器对六方氮化硼薄膜样品的光学性质、结晶质量、形貌特点、元素组分等进行测试表征,得到不同工艺参数对六方氮化硼薄膜相关性能可能产生的影响。制备得到了高质量六方氮化硼薄膜,主要工作包括以下几个部分:1.对比不同制备工艺对六方氮化硼薄膜稳定性的影响:(1)在制备薄膜之前通过提前高温烘烤真空腔体可以有效提高薄膜样品的稳定性,样品在空气中暴露72h后依然为较纯的六方氮化硼;(2)通过此方法制备出的样品都具有高度c轴择优取向性,特征峰峰值位于26.8°。2.改变靶材进行溅射的时间(30 min~120 min),随着溅射时间的增加:(1)薄膜样品红外特征峰的强度越来越大,晶化质量越来越好,且在溅射初期,主要形成了c轴垂直于衬底的六方氮化硼薄膜;(2)薄膜样品的表面粗糙度越来越大,120min时柱状颗粒的高度起伏最大,为8.3 nm;(3)薄膜样品的厚度呈线性增长,沉积速率在6 nm/min左右。3.改变衬底的沉积温度(100℃~400℃),随着衬底温度的上升:(1)薄膜样品红外特征峰的半高宽越来越小,晶化质量增强;(2)表面粗糙度越来越大,400℃时RMS值为3.265 nm,柱状颗粒的高度起伏达到最大值10.46 nm。4.改变靶材的溅射功率(100 W~300 W),随着溅射功率的增大:(1)薄膜样品红外特征峰的强度不断增大,晶化质量不断提高;(2)薄膜表面的柱状颗粒越来越大,高度起伏也随之增大,300 W时高度起伏达12.66 nm,粗糙度增大至2.1 nm;(3)薄膜厚度从315.7 nm增大到937.4 nm,300 W时沉积速率最大,为7.81 nm。5.改变衬底的负偏压(0 V~-150 V),随着负偏压的不断增大:(1)样品红外特征峰的强度先增大后减小,说明晶化质量先增强,后减弱,-45 V时晶化质量最好,同时,特征峰的位置不断向高波数偏移,说明内应力越来越大;(2)薄膜的表面粗糙度不断增大,-150 V时RMS值达最大值22.8 nm,生长模式由层状生长转变为岛状生长,当负偏压过大时样品内应力过大,薄膜出现开裂和脱层的现象。6.改变气体组分中的氮氩比(60:0~1:1),随着氮气含量的不断上升:(1)薄膜样品红外特征峰的强度不断增大,并且少量的氮气组分就可以明显改善薄膜的晶化质量;(2)薄膜的表面粗糙度越来越大,最大值达2.56 nm;(3)薄膜样品的厚度先增大后减小,氮氩比为1:3时沉积速率最大,达6.76 nm;(4)溅射气体中的氮气比例的增大有助于抑制氧元素含量,同时也会平衡薄膜样品内的硼氮比,使其化学计量比更接近于1:1。(本文来源于《电子科技大学》期刊2018-04-16）
张鑫宇,徐志威,朱家光,徐紫巍[4]（2018）在《化学气相沉积法制备六方氮化硼薄膜的研究进展》一文中研究指出六方氮化硼(h-BN)最早于20世纪早期被合成得到。由于其具有高熔点,热膨胀系数小,热导率高等优点,20世纪50年代起,世界上开始用各种方法合成获得了六方氮化硼薄膜,并将其广泛应用于工业生产各个领域。本文主要介绍了近年来用化学气相沉积法在不同衬底上制备六方氮化硼薄膜的研究进展,归纳了不同衬底对六方氮化硼薄膜的尺寸、质量、形貌等方面的影响,为实验和理论研究六方氮化硼CVD生长机制提供相应的文献参考。(本文来源于《广东化工》期刊2018年05期）
徐洋[5]（2016）在《沉积时间对磁控溅射法制备氮化硼薄膜相结构的影响》一文中研究指出利用射频磁控溅射方法,以六角氮化硼(h BN)为靶材,在单晶硅衬底上制备氮化硼(BN)薄膜,系统地研究了沉积时间对BN薄膜相结构的影响。红外光谱分析表明,随着沉积时间的增加,薄膜中h BN相含量减少,正交氮化硼(o BN)相含量增加。(本文来源于《产业与科技论坛》期刊2016年23期）
刘念[6]（2016）在《磁控溅射法制备高质量六方氮化硼薄膜的研究》一文中研究指出六方氮化硼(h BN)既是良好的热导体又是优异的绝缘材料。由于h BN与石墨烯晶格匹配,所以又常被用作石墨烯器件的衬底或绝缘栅材料。而且,h BN还在深紫外光电器件和高温、大功率微电子器件领域有重要的应用前景。因此,近些年来,高质量h BN材料的生长和制备成为了热点研究课题。由于需要苛刻的生长条件,合成高质量、大尺寸的h BN单晶材料比较困难。为了获得更大面积的高质量h BN材料,许多化学汽相沉积(CVD)和物理汽相沉积(PVD)技术被用于制备h BN薄膜材料。然而,制备的h BN薄膜有时会不稳定,特别是在潮湿环境中,薄膜会发生水解现象,这限制了h BN薄膜材料的应用。一些文献也报道过氮化硼薄膜会受到水蒸气破坏的现象,但是这些相关的研究都是以化学气相沉积法制备的氮化硼薄膜为研究对象,薄膜的水解作用导致了硼酸铵水合物或硼酸晶体的形成。对物理气相沉积法制备的h BN薄膜的稳定性研究几乎没有报道。而且这些文献中并没有仔细研究薄膜的整个水解过程。在本论文中,我们重点研究了射频磁控溅射法制备的氮化硼薄膜的稳定性,观测了薄膜的潮解过程,分析了潮解原因,并针对这些原因制定了改善氮化硼薄膜稳定性的详细解决方案。此外,还研究了氩气和氮气混合比对解决氮化硼薄膜硼氮化学计量比失衡问题的作用效果。最终制备出稳定性好、晶相纯净、结晶质量较好的六方氮化硼薄膜。具体的研究结果如下:将采用射频磁控溅射技术在相同工艺条件下制备的四块氮化硼薄膜样品(I、II、III、IV)分别存放在湿度80%的空气中24小时,48小时,72小时和96小时。傅里叶红外变换光谱结果显示,与新鲜制备的氮化硼薄膜相比,样品I除了有1370 cm-1和761cm-1处的h BN的TO模吸收峰之外,在720 cm-1,1203 cm-1,1265 cm-1,和3230cm-1处还有明显的特征峰。其中,720 cm-1、1265 cm-1是氧化硼的红外吸收峰,1203 cm-1和3230cm-1分别对应硼酸和羟基的红外吸收。说明,在潮湿空气中,氮化硼薄膜吸收了水蒸气,并显着含有氧化硼和硼酸成分。随着在潮湿空气中暴露时间的增加,位于1370 cm-1和761cm-1处的h BN的吸收峰明显衰减,720 cm-1和1265 cm-1的氧化硼吸收峰也逐渐减弱,而1203 cm-1和3230cm-1处峰逐渐增强了,且位于1370 cm-1吸收峰蓝移至1420 cm-1处,并逐渐增强。这说明随着暴露在潮湿空气中的时间增加,越来越多的氮化硼和氧化硼转变为了硼酸晶体。通过分析1265 cm-1,1370 cm-1和1420 cm-1处的峰面积,可以推测出h BN,B2O3和H3BO3的含量随时间的变化过程。通过上述分析可知,氮化硼薄膜不稳定的根本原因是含有大量的氧杂质,导致薄膜中产生了大量的易于吸水的氧化硼成分,最终氧化硼与水蒸气反应生成硼酸晶体。为了提高氮化硼薄膜在潮湿空气中的稳定性,采取了以下解决方法:(1)运用高温烧结靶材的办法去除靶材中的氧杂质;(2)用氮气对生长室进行多次冲洗和纯化;(3)对生长室内壁进行充分烘烤,减少内壁吸附。经过上述工艺改进,新制得的氮化硼薄膜体现了出色的稳定性和抗水性。XPS的结果显示,改善工艺后,薄膜中硼原子和氮原子直接结合成键,少量的C、O等杂质主要源于表面沾污和吸附。改善后的氮化硼薄膜即使浸泡在去离子水中其性质也没有明显变化。当生长在硅衬底上氮化硼薄膜样品在去离子水中浸泡超过四个小时以后,氮化硼薄膜会整体从硅衬底上剥离,并漂浮在水面上。这对于氮化硼薄膜在不同衬底间转移提供了方便。利用磁控溅射法制备的六方氮化硼薄膜常常会偏离化学计量比,薄膜中会存在较多的氮空位。利用其它方法制备的氮化硼材料也常常有类似的问题存在。为了解决这一问题,我们采用氩气和氮气的混合气体作为工作气体,研究了工作气体与薄膜化学计量比之间的关系。实验中工作气体的总流量不变,氩氮比分别为2:1,1:1,1:2和1:3。XPS的结果显示,随着氮气含量的增大,h BN薄膜中氮元素含量增多,氧杂质含量降低,硼氮原子比逐渐接近于1:1。制备出的氮化硼薄膜为晶相很纯的六方氮化硼,沿c轴择优生长,在可见光区是透明的,本征吸收限小于210nm,本征吸收区的吸收系数大于105cm-1,光学带隙约为6e V。薄膜样品呈现出P型的导电类型,与N型硅衬底形成的异质结显示出了良好的整流特性,整流比可以达到105。(本文来源于《吉林大学》期刊2016-06-01）
徐丹,殷俊,孙昊桦,王观勇,钱冬[7]（2016）在《铜箔上生长的六角氮化硼薄膜的扫描隧道显微镜研究》一文中研究指出利用扫描隧道显微镜研究了采用化学气相沉积法在铜箔表面生长出的高质量的六角氮化硼薄膜.大范围的扫描隧道显微镜图像显示出该薄膜具有原子级平整的表面,而扫描隧道谱则显示,扫描隧道显微镜图像反映出的是该薄膜样品的隧穿势垒空间分布.极低偏压的扫描隧道显微镜图像呈现了氮化硼薄膜表面的六角蜂窝周期性原子排列,而高偏压的扫描隧道显微镜图像则呈现出无序和有序排列区域共存的电子调制图案.该调制图案并非源于氮化硼薄膜和铜箔衬底的面内晶格失配,而极有可能来源于两者界面处的氢、硼和/或氮原子在铜箔表面的吸附所导致的隧穿势垒的局域空间分布.(本文来源于《物理学报》期刊2016年11期）
龚甜,吴隽,李涛涛,龙晓阳,祝柏林[8]（2015）在《负偏压对六方氮化硼薄膜沉积特性的影响》一文中研究指出利用射频磁控溅射法在n型Si(100)衬底上沉积六方氮化硼薄膜(h-BN),采用AFM、Raman、XPS、FTIR等技术研究负偏压对所沉积薄膜生长模式、结构、表面粗糙度、薄膜取向、相变等特性的影响。结果表明,当负偏压为0V时,沉积所得h-BN薄膜表面粗糙度较低、结晶性良好、c轴垂直于衬底且以层状模式生长;随着负偏压的增加,薄膜由层状模式生长转变为岛状模式生长,表面粗糙度增加,且h-BN经亚稳相E-BN和wBN向c-BN转变,使得BN薄膜相系统更加混乱,不利于高质量层状h-BN薄膜的获取。(本文来源于《武汉科技大学学报》期刊2015年05期）
王明娥,巩水利,马国佳,刘星,张林[9]（2015）在《沉积温度对温度梯度法制备氮化硼薄膜结构和硬度的影响（英文）》一文中研究指出采用温度梯度法,通过MW-ECR射频磁控溅射在硅片基底上制备了六方和立方混合的氮化硼薄膜。研究了薄膜的键结构,化学成分和力学性能。结果显示,对于氮化硼立方相的出现存在温度阈值,薄膜的硬度随沉积温度提高而提高。相对于传统薄膜制备方法,温度梯度方法具有更高的效率。(本文来源于《稀有金属材料与工程》期刊2015年05期）
宋阳曦[10]（2015）在《化学气相沉积氮化硼薄膜的工艺、结构和性能研究》一文中研究指出氮化硼薄膜是一种类石墨烯蜂巢晶格结构的薄膜,由交替的硼原子和氮原子组成。氮化硼薄膜继承了氮化硼块体材料的力学、电学、热学和光学方面的优异性能,并且由于其特殊的二维结构,使其拥有更多的特性和更广泛的应用前景。氮化硼薄膜目前尚处于基础研究阶段,其制备方法尚不成熟。本文在综述氮化硼薄膜制备工艺的基础上,采用化学气相沉积(CVD)工艺,以硼吖嗪(Borazine)为氮化硼先驱体,以Ni、Cu和碳材料为衬底,成功制备出结晶度高、尺寸大并且厚度均匀的氮化硼薄膜。本文提出了Ni衬底表面氮化硼薄膜的制备和层数控制方法;研究了Cu衬底表面氮化硼单晶长大和薄膜生长的规律,并制备出最大尺寸约20μm的氮化硼单晶;在石墨烯和碳气凝胶表面制备了氮化硼薄膜,并通过工艺控制,制备出超轻氮化硼气凝胶,该氮化硼气凝胶实际为叁维结构的氮化硼薄膜;研究了氮化硼薄膜的光学、电学以及抗氧化特性。采用CVD工艺,在镍衬底表面制备了厚度为数原子层的连续氮化硼薄膜。研究了不同CVD温度、时间、稀释气等工艺参数对氮化硼薄膜的影响,实现了氮化硼薄膜的层数控制,总结出薄膜的层数控制机理。Ni衬底表面氮化硼薄膜制备优化的CVD工艺条件是:温度1000℃、常压、生长时间15 min、稀释气为Ar/H_2混合气、Borazine/H_2/Ar的比例为2:45:225。通过工艺控制,可以实现薄膜原子层数在2到10层以上变化,层间间距均为0.34±0.01 nm。氮化硼薄膜生长过程中同时存在外延生长和扩散偏析两种机制,薄膜的最终厚度是两种机制共同控制的结果。在CVD过程(外延生长过程),氮化硼薄膜在镍表面外延生长,同时,B和N原子向镍衬底或其晶界中溶解;在降温冷却过程中(扩散偏析过程),镍衬底中的B和N原子受到衬底冷却收缩的挤压作用,偏析至衬底表面形成新增的的氮化硼原子层。CVD时间的延长对薄膜厚度的影响,体现了薄膜的外延生长机制,而CVD结束后降温速率对氮化硼薄膜厚度的影响,则体现了氮化硼薄膜的扩散偏析机制。随着冷却速率的提升,氮化硼薄膜的厚度升高,但是厚度均匀性下降。采用Ni/Si复合衬底,高温下硅原子和镍原子在界面处发生反应形成镍硅化合物阻挡层,阻止B和N原子在Ni衬底的溶解和扩散,保证氮化硼薄膜直接在Ni表面的外延生长,即可在Ni表面制备出单原子层连续的氮化硼薄膜。采用CVD工艺,在铜表面制备了单原子层的连续氮化硼薄膜和大尺寸氮化硼单晶。研究了不同CVD温度、时间、气体条件和衬底状态等工艺参数对氮化硼薄膜的影响。铜衬底表面氮化硼单晶和薄膜制备优化的CVD工艺条件是:抛光铜衬底、生长温度1000℃、低压、稀释气为Ar/H_2混合气、Borazine/H_2/Ar的比例为1:180:270。1000℃制备的氮化硼单晶,具有正叁角形形貌,最大尺寸约20μm。依据化学热力学,对于高温下的铜表面的氮化硼薄膜,以B原子终结的边界不稳定,而N原子终结的边界则可以稳定存在,因此氮化硼薄膜倾向于呈现正叁角形形貌。铜表面的氮化硼薄膜生长为外延生长,延长CVD时间(15~60 min),可以观察到氮化硼从形核到单晶畴长大并最终制备连续薄膜的过程。由于Borazine的分解副产物为氢气,考虑到化学平衡的影响,采用Ar/H_2混合气体作为反应稀释气,可以制备出质量较好的氮化硼单晶和薄膜。氢气的存在对氮化硼薄膜和单晶存在刻蚀和修饰的作用,有助于氮化硼单晶的正叁角形形貌的形成。铜衬底的抛光和富氧化等表面状态,对氮化硼产物的生长有较大影响。采用CVD工艺,在石墨烯衬底上制备了氮化硼薄膜,研究了CVD温度、时间对氮化硼薄膜的影响。900℃是在石墨烯表面制备氮化硼晶畴的优化温度。石墨烯表面氮化硼晶畴的生长可以分为叁个过程,即吸附过程、成核过程和晶畴生长过程。在较高的温度下,当氮化硼单元或自由基的动能过大,其在衬底表面的吸附进程受到抑制,解吸附占主导作用,进而导致晶畴的成核密度降低;在较低温度下,结果反之。石墨烯为原子级超平整衬底,对氮化硼的生长无催化作用,通过延长CVD时间,在CVD初期,持续存在着氮化硼晶畴的吸附、成核和晶畴长大过程;在CVD后期,氮化硼晶畴覆盖率达到一定比例后,很难在未覆盖衬底区域实现吸附、成核和晶畴生长的连续过程,沿着旧的成核中心垂直方向生长将占主导地位,最终导致难以制备连续薄膜。采用模板辅助CVD法,以碳气凝胶为模板在900℃制备了氮化硼薄膜,进而采用600℃高温氧化法除去碳气凝胶模板,获取氮化硼气凝胶。该氮化硼气凝胶实际为特殊叁维结构的氮化硼薄膜。氮化硼气凝胶晶格结构与碳材料相似,但结晶度略低于碳气凝胶,因为碳衬底对薄膜的生长无催化作用。在CVD时间30 min成功制备出体积密度为0.6 mg/cm~3的超轻氮化硼气凝胶,该密度远低于空气的体积密度(1.29 mg/cm~3)。氮化硼气凝胶的比表面积可达1051 m~2/g。研究了氮化硼薄膜的光学、电学以及抗氧化特性能。氮化硼薄膜在可见光区拥有良好的透光性,但在深紫外光区203.0 nm处具有强力吸收峰。单原子层氮化硼薄膜拥有6.05±0.03 e V的光学带隙。制备了电阻器件,并采用四端子法测试了转移到Si O2/Si表面的氮化硼薄膜的电阻。氮化硼薄膜拥有良好的绝缘特性,无明显掺杂情况,品质较高。氮化硼薄膜的抗氧化温度上限为800℃,800℃以上温度氧化后的氮化硼薄膜的Raman光谱的E2g特征峰强度开始减弱,频率变高,并且半高宽变大,该结果分别归因于氧化导致的氧元素掺杂和氮化硼薄膜晶格无序化。氮化硼气凝胶具备远超碳气凝胶的抗氧化性能,其开始氧化的温度为800℃,氧化过程同时包含BN的氧化和B_2O_3的升华两个变化,热重分析结果显示,即使氧化温度达到1300℃,氮化硼气凝胶的重量保留率仍超过60%。氮化硼气凝胶为一种有选择的吸附剂,其表面呈现超疏水性,但是对有机物(油)拥有较好的吸收性。氮化硼气凝胶可以吸收自身重量160倍的有机物。采用直接空气中点燃的方法,对吸油后的气凝胶进行复原,复原后的气凝胶拥有与原始气凝胶相等的有机物吸附性能。本文实现了氮化硼薄膜的原子层数可控,并制备了大尺寸的叁角形氮化硼单晶,以及超轻的氮化硼气凝胶。下一步,将探索氮化硼薄膜在微电子器件尤其是石墨烯器件上的具体应用,并制备更大尺寸的的氮化硼气凝胶,以探索氮化硼气凝胶的进一步应用。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2015-05-01）
氮化硼薄膜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
六方氮化硼(hBN)是一种人工合成的宽禁带半导体材料,禁带宽度达到了6eV,属于准直接带隙材料。其具有许多优异的物理和化学性质,并且,由于它与石墨烯的晶格十分匹配(失配率小于1.7%),因而被认为是制备石墨烯的最佳的衬底材料,很有希望在石墨烯电子器件领域发挥重要作用。但是由于hBN的制备条件十分苛刻,要获得结晶质量好、大尺寸的薄膜材料仍十分困难;并且由于hBN材料的本征电阻率非常高,限制了其在微电子和光电子学领域的应用。因此如何提高hBN材料的结晶质量和稳定性、对hBN材料进行电学性质的调控显得尤为重要,针对以上两个方面,本论文研究了生长气氛对hBN薄膜质量的影响以及hBN薄膜的原位掺杂,取得的主要研究结果如下:1.研究了工作气氛对hBN薄膜质量的影响,采用射频磁控溅射技术,分别以纯氩(Ar)气和氩/氮(Ar/N_2)混合比为1:1的工作气氛制备hBN薄膜,X射线光电子能谱(XPS)的表征结果发现在纯Ar气氛中制备的薄膜存在大量氮(N)空位,硼/氮(B/N)比约为2:1,薄膜中多余的B原子会与空气中的O原子结合导致大量硼氧化合物产生,使得薄膜不稳定。而在混合气氛中制备的薄膜,由于通入了N_2,有效的弥补了N空位,XPS的表征结果发现B/N比为1.07:1,导致hBN薄膜的结晶质量变好,薄膜更加稳定。2.研究了hBN薄膜的锌(Zn)原位掺杂技术,在射频磁控溅射工艺中分别使用锌条法和双靶共溅法进行Zn原位掺杂实验,XPS结果发现用锌条法制备出的hBN薄膜中Zn杂质的原子百分比达到6.36%,通过紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)测试发现薄膜的光学带隙约为5.15eV,但存在的问题是:薄膜的结晶质量不好、在掺杂过程中无法对掺杂浓度进行自由控制,而且容易对薄膜造成污染。用双靶共溅方法制备的hBN薄膜的结晶质量很好,但XPS的结果显示Zn杂质的原子百分比为0.19%,计算出的杂质浓度是2.43×10~(20)cm~(-3),UV-Vis光谱的结果说明薄膜的吸收边红移,约在250nm处,计算出的光学带隙约为4.7eV,经霍尔效应测试,薄膜是P型导电,霍尔迁移率是186cm~2/V·s,空穴浓度是1.3×10~(15)/cm~3。测得的电离能的数据为0.071eV,虽然杂质的电离能很小,但hBN薄膜中的Zn杂质并没有完全激活,可能的原因是一部分Zn原子存在于间隙中,并没有和N成键导致其空穴浓度并不高。3.研究了hBN薄膜的镁(Mg)原位掺杂,使用了两种方法,在射频磁控溅射工艺中分别使用双靶共溅法以及混合靶溅射的方法。然而,由于Mg的性质十分活泼,在使用双靶共溅法时,从高纯Mg靶溅射出来的Mg原子会与混合工作气体中的N_2反应,导致Mg_3N_2的生成。在用混合靶掺杂时,为了防止Mg_3N_2的生成,使用纯Ar做工作气体,XPS的测试结果说明薄膜中存在大量的N空位,导致薄膜的结晶质量变差,并且Mg杂质也不能有效激活,这一实验还需进一步完善。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
氮化硼薄膜论文参考文献
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