立方氮化硼(c-BN)具有优异的物理化学性质,如仅次于金刚石的硬度、高温下强的抗氧化能力、不易与铁族金属反应、可n型掺杂也可p型掺杂成为半导体等,立方氮化硼(c-BN)薄膜在切削刀具、电子和光学器件等方面有着潜在的重要应用前景。c-BN薄膜的制备和性质研究一直是国际上的研究热点和难点之一。本文主要研究了立方氮化硼(c-BN)薄膜的制备、成核机理、光学带隙以及氮化硼(BN)/Si n-p和BN/Si p-p薄膜异质结的电学性质。使用RF射频溅射系统,在Si衬底上沉积氮化硼薄膜,用离子注入的方法在制备好的BN薄膜中分别注入S和Be,成功的制备了BN/Si n-p和BN/Si p-p薄膜异质结,用高阻仪测得BN薄膜表面电阻率和BN/Si薄膜异质结的I-V曲线,用C-V仪测得BN/Si薄膜异质结的C-V曲线。从能量和结构两个角度成功分析了BN四种相的转变过程,得到从h-BN到c-BN转变的一个可能途径:h-BN→r-BN→c-BN。研究发现:纯的h-BN到r-BN的转变需要克服一个很高的能量势垒,而r-BN到c-BN的转变只需要克服一个很低的能量势垒;c-BN薄膜中存在的大量缺陷和杂质大大降低了从h-BN到r-BN转变所需要的能量,促进了薄膜中立方相的形成。在两步法制备立方氮化硼薄膜的基础上,调整成核阶段的实验参数形成三步法。研究发现:成核第一步的沉积时间为5分钟,衬底负偏压为-180V得到较高立方相含量的BN薄膜。三步法成功地解决了立方氮化硼薄膜制备重复性很差的问题,制备立方相含量超过80%的BN薄膜的实验重复性达到70%以上。实验发现:衬底温度对立方氮化硼薄膜的成核有着重要的影响,其他条件不变的情况下,成核阶段衬底温度400°C以上薄膜中开始有立方相形成,当衬底温度达到500°C薄膜中立方相含量接近100%,而且随着成核阶段衬底温度的升高,薄膜中压应力逐渐减小,立方相含量接近100%的薄膜中压应力仅为3.1GPa。根据Si片上BN薄膜的反射光谱R(λ)和熔融石英片上BN薄膜的反射光谱R(λ)和透射光谱T(λ)各自独立的计算了BN薄膜的光学带隙,利用两种方法分别计算立方相含量均约为55%的BN薄膜的禁带宽度为5.38eV和5.4eV,其结果均和由经验公式计算得到的结果非常接近。实验制备的BN/Si薄膜异质结的I-V曲线具有明显的整流特性,其正向伏安