论文题目: 喷射RF射频等离子体增强脉冲激光沉积o-BN薄膜及其性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 凝聚态物理
作者: 李卫青
导师: 赵永年
关键词: 薄膜,射线衍射分析,红外光谱,紫外可见光谱
文献来源: 吉林大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文在导师指导下自行设计了喷射RF 射频等离子体增强脉冲激光沉积系统(jet-RF-PEPLD),并用此系统首次在Si(100)基底上沉积了高质量o-BN薄膜。利用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、X-射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光谱、硬度等多种方法对o-BN 薄膜进行了分析和表征。研究了o-BN 薄膜的红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱;首次利用紫外光谱的吸收边带计算了o-BN 的带隙在5.3eV～5.5 eV附近;利用维氏硬度测量方法首次估测了1μm 厚的o-BN 薄膜的硬度大约在3300HV。说明o-BN 是一种宽带隙半导体材料,又是BN 的一种超硬结构,对基底的附着力又好,因此潜在着广泛的应用前景。首次研究了沉积参数主要是靶材材料、基底所加的脉冲负偏压、基底温度、沉积时间、靶-基距离等参数对沉积o-BN 薄膜的影响。首次研究了RF 射频和激光在o-BN 薄膜的沉积过程中产生的影响,其中主要有射频等离子体、RF 射频功率、沉积气压、沉积气体成分、激光功率、激光打击靶材产生的等离子体羽的方向等对o-BN 薄膜沉积的影响。首次在超高真空条件下对不同厚度、不同沉积气压、不同射频功率的o-BN薄膜的场发射性能进行了研究;并且研究了RF 射频等离子体的引入等不同沉积条件下制备的o-BN 薄膜的场发射特性。最后根据试验结果首次提出了o-BN 薄膜的层状生长结构。
论文目录:
吉林大学博士学位论文原创性声明
第一章 绪论
1.1 氮化硼的性质
1.1.1 六角氮化硼(hBN)的结构、性质、应用及研究现状
1.1.2 菱面体氮化硼(rBN)
1.1.3 六方氮化硼(wBN)
1.1.4 立方氮化硼(cBN)
1.1.5 正交晶氮化硼(o-BN)
1.2 氮化硼各相间的关系
1.3 BN 薄膜的表征
1.3.1 红外光谱
1.3.2 拉曼光谱
1.3.3 X-射线衍射
1.3.4 光电子能谱(XPS)
1.3.5 扫描电镜(SEM)
1.3.6 原子力显微镜(AFM)
1.3.7 场发射特性测试
1.4 场发射研究的发展状况与场发射理论
1.4.1 场发射的发展状况
1.4.2 FN 理论
1.5 本论文的选题与主要研究内容
第二章 jet-RF-PEPLD 沉积系统与o-BN 薄膜的制备与表征
2.1 jet-RF-PEPLD 薄膜沉积技术与沉积系统
2.1.1 jet-RF-PEPLD 薄膜沉积技术
2.1.2 等离子体的基本常数与特性
2.1.3 jet-RF-PEPLD 薄膜沉积系统
2.2 BN 薄膜的制备
2.2.1 基底表面处理
2.2.2 镀膜用靶的制做
2.2.3 氮化硼薄膜的沉积
2.3 在合适试验条件下沉积的o-BN 薄膜
2.3.1 BN 薄膜的X-射线衍射分析(XRD)
2.3.2 BN 薄膜的红外光谱(FTIR)
2.3.3 BN 薄膜的拉曼光谱
2.3.4 BN 薄膜的扫描电镜分析(SEM)
2.3.5 BN 薄膜的原子力显微镜(AFM)照片
2.3.6 BN 薄膜的光电子能谱(XPS)
2.3.7 o-BN 薄膜的紫外-可见光谱
2.3.8 o-BN 薄膜的硬度测试
2.4 本章小结
第三章 沉积参数对o-BN 薄膜生长的影响
3.1 靶材对o-BN 薄膜的制备的影响
3.1.1 试验
3.1.2 试验结果与讨论
3.1.3 结论
3.2 基底偏压对o-BN 薄膜的制备的影响
3.2.1 试验
3.2.2 试验结果与讨论
3.2.3 结论
3.3 基底温度对o-BN 薄膜的制备的影响
3.3.1 试验
3.3.2 试验结果与讨论
3.3.3 结论
3.4 沉积时间对o-BN 薄膜制备的影响
3.4.1 试验
3.4.2 试验结果与讨论
3.4.3 结论
3.5 靶-基距离对o-BN 薄膜制备的影响
3.5.1 试验
3.5.2 试验结果与讨论
3.5.3 结论
3.6 本章小结
第四章 RF 射频和激光等因素对o-BN 薄膜生长的影响
4.1 射频等离子体对o-BN 薄膜制备的影响
4.1.1 试验
4.1.2 试验结果与讨论
4.1.3 结论
4.2 RF 射频功率对o-BN 薄膜的制备的影响
4.2.1 试验
4.2.2 试验结果与讨论
4.2.3 结论
4.3 沉积气压对o-BN 薄膜制备的影响
4.3.1 试验
4.3.2 试验结果与讨论
4.3.3 结论
4.4 沉积气体成分对o-BN 薄膜制备的影响
4.4.1 试验
4.4.2 试验结果与讨论
4.4.3 结论
4.5 激光功率对o-BN 薄膜制备的影响
4.5.1 试验
4.5.2 试验结果与讨论
4.5.3 结论
4.6 激光等离子体羽方向对o-BN 薄膜制备的影响
4.6.1 试验
4.6.2 试验结果与讨论
4.6.3 结论
4.7 本章小结
第五章 o-BN 薄膜的场发射特性研究
5.1 场发射测试系统
5.2 场发射性能测试
5.3 不同厚度的o-BN 薄膜的场发射特性
5.3.1 试验
5.3.2 场发射结果与讨论
5.3.3 结论
5.4 不同工作气压的o-BN 薄膜的场发射特性
5.4.1 试验
5.4.2 场发射结果与讨论
6.4.3 结论
5.5 RF 射频等离子体对o-BN 薄膜的场发射特性的影响
5.5.1 试验
5.5.2 场发射结果与讨论
5.5.3 结论
5.6 不同射频功率的BN 薄膜的场发射特性
5.6.1 试验
5.6.2 场发射结果与讨论
5.6.3 结论
5.7 本章小结
第六章 o-BN 薄膜的内应力研究及生长机理探讨
6.1 o-BN 薄膜的内应力研究
6.1.1 内应力引起的o-BN 相的红外吸收峰位漂移
6.1.2 内应力的产生
6.2 o-BN 薄膜的生长机理探讨
6.2.1 o-BN 薄膜的层状生长研究
6.2.2 o-BN 薄膜的生长机制探讨
6.3 本章小结
结论
参考文献
攻博期间发表的学术论文
致谢
附:中英文摘要
发布时间: 2005-08-26
参考文献
- [1].微波-ECR等离子体增强非平衡磁控溅射技术及CN薄膜的制备研究[D]. 徐军.大连理工大学2002
- [2].表面等离子体增强效应下的荧光显微成像研究及应用[D]. 陈耿旭.华东师范大学2015
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