【摘 要】
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该文主要研究cBN薄膜的制备、光学带隙以及BN(n-type)/Si(p-type)异质结的特性.使用射频溅射(RF)系统,靶材为烧结的六角氮化硼(hBN),工作气体为氩气(或氩气和氮气的混合气),
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该文主要研究cBN薄膜的制备、光学带隙以及BN(n-type)/Si(p-type)异质结的特性.使用射频溅射(RF)系统,靶材为烧结的六角氮化硼(hBN),工作气体为氩气(或氩气和氮气的混合气),在硅衬底上沉积氮化硼薄膜.系统地研究了衬底偏压、衬底温度、工作气压、Si晶片的类型等多种因素对制备cBN薄膜的影响.薄膜用红外光谱和X射线光电子能谱标识,薄膜的形貌用扫描电镜和原子力显微镜观察.用紫外-可见分光光度计测量了沉积在石英片上的BN薄膜的透射光谱和反射光谱,用台阶仪测量薄膜的厚度.在p型硅晶片上,在薄膜沉积过程中就地用硫蒸气掺杂而制备出n型氮化硼薄膜,用高阻仪测得BN(n-type)/Si(p-type异质结的I-V&C-V曲线.基于优化的沉积条件,制备出立方相含量高达92％的cBN薄膜.为了改善薄膜对衬底的粘附性,发展了两步沉积方法,将沉积过程分成成核和沉积两步.由第一步到第二步,工作气体由氩气变为氩气和氮气的混合气体,同时偏压和温度降为较低的值.傅立叶红外(FTIR)谱的测量结果表明:用两步法制备的cBN薄膜的应力比用常规方法制备的cBN薄膜的应力小4Gpa.B/N原子比为1.01,cBN的体积分数为88%,AFM图表明薄膜为柱状生长.薄膜在自然环境中6个月没有剥落.为解释cBN薄膜的生长机理,首次提出综合-统一模型.根据薄膜的透射和反射光谱计算了薄膜的吸收系数,用新的含有光学带隙(E<,g>)的公式的中间形式确定了cBN薄膜的光学带隙.
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