磁增强弧光等离子体CVD法沉积c-BN薄膜及其场发射特性

论文摘要

本论文工作主要是采用一种新的自行设计的磁增强弧光等离子体化学气相沉积法（Magnetron enhanced arc plasma chemical vapor deposition）制备立方氮化硼（c-BN）薄膜及其场发射特性的研究。现已成功地在单晶硅上制备出了含量较高的立方氮化硼（c-BN）薄膜。同时研究了各个沉积参数（基底直流负偏压、弧光等离子体放电电流、气体流量比、沉积时间）对立方氮化硼薄膜的制备及其场发射特性的影响。制备出的薄膜用傅立叶红外（FTIR）光谱和X 射线衍射（XRD）谱来表征。基底负偏压对立方氮化硼薄膜的制备起着及其重要的作用。随着基底负偏压的变化,薄膜中立方相的含量也随之增加。当实验过程中不加任何负偏压时,Cl 对六角相的化学刻蚀就起着至关重要的作用。因此,我们在不加偏压的情况下,又研究了弧光等离子体放电电流、气体流量比以及沉积时间等参数对立方氮化硼薄膜制备的影响。改变弧光放电电流,薄膜中立方相的含量也随之改变。当弧光放电电流增加到某一值时,立方相的含量达到最大值。继续增加放电电流,立方相含量反而降低。改变气体流量比,同样薄膜中立方相的含量也随之改变。研究了立方氮化硼薄膜的场发射特性,发现BN 薄膜表面粗糙度对其场发射的性能有很大影响。当没有施加负偏压时,改变弧光等离子体放电电流、气体流量比以及薄膜厚度等条件,发现立方相含量的多少对其场发射性能也起一定的作用,立方相含量越高,场发射性能越好。最后,利用能带弯曲理论对立方氮化硼薄膜的场发射进行了探讨。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 氮化硼的结构与性质
• 1.2 立方氮化硼的制备方法与研究进展
• 1.3 立方氮化硼薄膜的表征
• 1.4 场发射研究进展
• 1.5 论文选题和主要研究内容
• 第二章 c-BN 薄膜的制备及物相鉴定
• 2.1 立方氮化硼的薄膜制备
• 2.2 立方氮化硼薄膜的物相鉴定
• 2.3 本章小结
• 第三章 沉积参数对c-BN薄膜形成的影响
• 3.1 基底负偏压对c-BN 薄膜形成的影响
• 3.2 弧光等离子体放电电流对c-BN 薄膜形成的影响
• 3.3 气体流量比对c-BN 薄膜形成的影响
• 3.4 沉积时间对c-BN 薄膜形成的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 沉积参数对c-BN薄膜场发射特性的影响
• 4.1 场发射理论
• 4.2 场发射测试系统
• 4.3 场发射结果与讨论
• 4.4 立方氮化硼薄膜场发射机理
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 附中英文摘要