oBN薄膜的制备及BN膜对生物接种丝的表面改性

论文摘要

氮化硼(BN)是一种Ⅲ～Ⅴ族半导体多功能材料,广泛应用于机械、热学、电子、光学、抗辐射、高频电子器件等领域。立方氮化硼(cBN)薄膜具有极其优异的物理、化学性质而受到广泛关注。然而,cBN的成核过程和生长机理,还存在着较大的争议。正交氮化硼(oBN)作为氮化硼一种同分异构体和亚稳相,相关生长机制、结构和性质的报道,比较少见。本论文采用射频磁控溅射方法,以六角氮化硼(hBN)为靶材料,在硅衬底上制备了oBN薄膜,并经高温条件下退火,部分转变成cBN结构。此外,将BN膜涂层沉积到生物接种丝表面,较好地解决了生物接种丝在使用过程中遇到的难题,有效地提高了接种丝的使用寿命和效率。本论文主要研究内容和创新性成果如下:1.在单晶硅(100)衬底上制备BN薄膜,系统地研究了沉积时间、衬底温度、射频功率等因素对BN薄膜相的影响。结果表明,沉积时间和射频功率对薄膜中oBN相的形成起到重要作用,随着沉积时间的延长和射频功率的增加均观察到了hBN向oBN转变的过程,而衬底温度对oBN薄膜的制备影响较小。2.通过选取合适的实验参数,在单晶硅(100)衬底上,制备出纯度较高的oBN薄膜,厚度约900 nm,沉积速率约10 nm/min。并对薄膜进行退火实验,利用FTIR光谱研究oBN相的转变。在800°C条件下,oBN开始转变成cBN,达到900°C时,薄膜的结晶质量变好,cBN相含量增加到65%。3.将BN膜涂层沉积到生物接种丝表面,FTIR光谱分析表明涂层为BN的混合相。这种具有BN膜涂层的接种丝,在生物接种实验过程中,烧灼碳化的生物样品不易残留在接种丝表面,易清洗,具有自清洁作用,对生物接种二次污染小。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 氮化硼的结构与性质
• 1.1.1 立方氮化硼（cBN）的结构与性质
• 1.1.2 正交氮化硼（oBN）的结构与性质
• 1.1.3 其他异构体氮化硼的结构与性质
• 1.2 BN 薄膜的制备方法
• 1.2.1 化学气相沉积方法（CVD）
• 1.2.2 物理气相沉积方法（PVD）
• 1.2.3 两种生长方法的比较
• 1.3 影响BN 薄膜沉积的因素
• 1.4 BN 的应用
• 1.5 本论文的选题背景和研究内容
• 1.5.1 选题背景
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 BN 薄膜沉积系统及表征手段
• 2.1 射频磁控溅射原理
• 2.1.1 射频溅射
• 2.1.2 磁控溅射
• 2.2 BN 薄膜的表征手段
• 2.2.1 傅立叶变换红外光谱（FTIR）
• 2.2.2 拉曼光谱（Raman）
• 2.2.3 紫外-可见光谱（UV-vis）
• 2.3 BN 薄膜的沉积设备
• 第三章 oBN 薄膜的制备及退火研究
• 3.1 氮化硼薄膜的基本制备过程
• 3.1.1 衬底的处理
• 3.1.2 基本镀膜过程和实验参数
• 3.2 沉积时间对制备BN 薄膜的影响
• 3.3 衬底温度对制备BN 薄膜的影响
• 3.4 射频功率对制备BN 薄膜的影响
• 3.5 oBN 薄膜的制备及表征
• 3.5.1 oBN 薄膜的制备
• 3.5.2 oBN 薄膜的红外光谱（FTIR）分析
• 3.5.3 oBN 薄膜的拉曼光谱（Raman）分析
• 3.5.4 oBN 薄膜的扫描电子显微镜（SEM）分析
• 3.5.5 oBN 薄膜的紫外-可见光谱研究
• 3.6 oBN 薄膜退火后相转变的研究
• 3.7 本章小结
• 第四章 BN 膜涂层对生物接种丝的表面改性
• 4.1 合金接种丝预处理及主要实验参数
• 4.2 时间对接种丝上沉积BN 膜涂层的影响
• 4.3 镀膜前后接种丝的能谱（EDS）分析
• 4.4 镀膜后接种丝的红外光谱（FTIR）分析
• 4.5 镀膜前后接种丝的光学照片表征
• 4.6 镀膜后的接种丝的生物实验和SEM 表征
• 4.7 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文和专利
• 致谢