氮化硼薄膜的热丝辅助等离子体增强化学气相沉积法制备及其紫外光敏性能分析-材料学专业论文.docxVIP

浙江大学硕士学位论文 浙江大学硕士学位论文 摘要 氮化棚是近年来所研究的新型宽带半导体材料中 一种性能优异，极具发展潜 力和γ泛应用前景的合成材料。它具有优异的热稳定性、化学惰性，很高的热导 率，宽达 6.0eV 以上的光学带隙，非常适用于高温、大功率、抗辐射等特殊技术 料研究的热点课题，对紫外波段信息探测领域的发展有重大意义。 ， 本实验以氮化棚薄膜在紫外空间光探测器件一紫外液晶光阀中的实际应用 为出发点，以独立设计搭建的钟罩式热丝辅助电容精合射频等离子体增强化学气 相沉积 CHF-PECVD) 设备，以经过超声预处理的单晶硅和石英玻璃为衬底，在低 温条件下制备氮化棚和磷掺杂氮化棚薄膜材料。系统地研究了衬底的超声预处理 工艺、沉积温度、射频功率以及氢气对氮化棚薄膜的生长、组成及表面形貌结构 的影响忡发现:对衬底进行超声预处理在一定程度上可以增大薄膜与衬底 结合强度，同时还可以促进氮化砌的形核，提高氮化棚薄膜的生长速度。沉积温 度和射频功率是沉积氮化棚薄膜的两个关键的因素，在一定范围内，温度和功率 的提高有利于氮化棚薄膜的生长:但在较高温度和功率下，会有立方相氮化砌的 形成而导致薄膜内应力的增大以及薄膜与衬底结合强度的减弱。反应气体中大量 氢气的存在，有利于立方氮化珊的形成:但立方氮化棚的存在同样会影响到薄膜 与衬底的结合强度。因此制备薄膜与衬底结合良好、较高质量的氮化棚薄膜，应 在适当的沉积温度(句 4200C) 和射频功率 ( 160W)下并适当控制反应气体中 氢气的含量。 I 实验采用磷对氮化棚进行掺杂，成功地在光学石英玻璃衬底上沉积了磷掺杂 氮化棚 (BNxP1-X ) 薄膜，研究了该薄膜的紫外光敏特性，其吸收边在 240nm400nm 的紫外波段内可以连续变化，同时也实现了对氮化棚光学带隙在 3.8eV5.3eV 范围内的连续可控调制。实验通过在衬底表面沉积过渡层的方法，改善了磷掺杂 氮化棚薄膜与衬底的结合强度。 在以上对氮化棚薄膜以及磷掺杂氮化棚薄膜制备工艺、性能和微结构研究分 析的基础上，本论文还探讨了薄膜材料在紫外空间光探测器件一紫外液晶光阀上 应用的可行性。实验与理论分析证明磷掺杂氮化棚薄膜是一种适合应用于紫外液 晶光阀器件中的宽带半导体材料 。 关键词:氮化哪是首 H孔PE阶低温跟石英桥 磷掺茶紫外Ji 举目 Abstract Boron nitride(BN) is an advanced semiconductor material with outstanding physical and chemical prope此ies，such as high thermal conductivity ，outstanding thermal stability ，chemical inertness and wide band gap which up to 6.0eV and hence has the potential for the high temperature ，highpower and radiation resistivity electronic applications. Recently there has been an extensive worldwide effort to synthesize BN films and investigate ultraviolet sensitive properties of BN，which has an important significance to the development of ultraviolet band detecting. In the thes比重 BN films were deposited using hotfilament and r.f. plasma enhanced chemical vapour teclmique (H孔PECVD) on monocrystalline silicon and quartz glass substrates under the low temperature. The eff社cts of ultrasonic pre心eating of substrates，temperature，r.f. power and hydrogen on the deposition of BN films were discussed systematically. It can be concluded th创 the combined intensity between films and substrates is improved by ult