【摘 要】
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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,c-BN薄膜在切削刀具、电子和
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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,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c-BN薄膜的制备、氮化硼BN/Si n-p和BN/Si p-p薄膜异质结的电学性质。
使用磁控溅射系统,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氮化硼(BN)薄膜中分别注入S和Be,实现了BN薄膜的n型掺杂和p型掺杂,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,用变温系统测量得到薄膜表面电导率随温度变化的曲线。
经离子注入S后实现n型掺杂的BN薄膜表面电阻率比没有掺杂的BN薄膜表面电阻率降低了2-3个数量级。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,其正向伏安特性的拟合结果表明异质结的电流输运特性符合安德森理论;其它条件不变的情况下,随着注入剂量增大,BN/Si n-p薄膜异质结的正向伏安特性越来越接近理想二极管特性,正向导通电压越来越小。BN薄膜异质结的变温Ⅰ-Ⅴ特性表明,随着温度升高,薄膜异质结整流特性更加明显。经拟合BN薄膜电导率随温度变化曲线,计算得到n型掺杂的BN薄膜表面电阻激活能数值。
经离子注入Be后实现p型掺杂的BN薄膜表面电阻率比没有掺杂的BN薄膜表面电阻率降低了3-6个数量级。BN薄膜表面电阻率随Be注入剂量的增大而减小;随退火温度的升高而降低;随BN薄膜内立方相含量增大而增大。经拟合薄膜电导率随温度变化曲线,计算得到p型掺杂的BN薄膜表面电阻激活能数值。
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