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题名: 微波等离子体化学气相沉积法制备C_3N_4薄膜的结构研究
卷号: 50, 期号:7, 页码:内容类型:
URI标识: []&&
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硅碳氮(SiCN)薄膜作为一种新型的宽带隙半导体材料，因其优异的物理和化学特性，使它成为当前材料科学领域的研究热点之一。研究表明，它具有较高的硬度及优良的抗氧化、抗腐蚀、耐磨损、热的稳定性和良好的发光特性等。因此，对SiCN的研究具有重要的应用价值。
本文选用简单易行的低成本的热丝化学气相沉积(HFCVD)系统在Si衬底上合成SiCN薄膜。系统摸索了制备工艺(衬底温度，N2、CH4和H2流量，反应室压强)对成膜质量的影响，采用FT—IR、SEM、XPS来研究在不同工艺条件下薄膜的结构、表面形貌及氮元素含量，最终得到制备薄膜的优化工艺条件：钨丝温度2100℃，衬底...展开
硅碳氮(SiCN)薄膜作为一种新型的宽带隙半导体材料，因其优异的物理和化学特性，使它成为当前材料科学领域的研究热点之一。研究表明，它具有较高的硬度及优良的抗氧化、抗腐蚀、耐磨损、热的稳定性和良好的发光特性等。因此，对SiCN的研究具有重要的应用价值。
本文选用简单易行的低成本的热丝化学气相沉积(HFCVD)系统在Si衬底上合成SiCN薄膜。系统摸索了制备工艺(衬底温度，N2、CH4和H2流量，反应室压强)对成膜质量的影响，采用FT—IR、SEM、XPS来研究在不同工艺条件下薄膜的结构、表面形貌及氮元素含量，最终得到制备薄膜的优化工艺条件：钨丝温度2100℃，衬底温度900℃，钨丝距衬底的距离8mm，SiH4、CH4和N2流量分别为1 SCCM、2 SCCM和4SCCM，反应室压强6.0×102 Pa。进而通过SEM、AFM、XRD、FT—IR、XPS及Raman表征手段对优化工艺条件下制备的薄膜的表面形貌、晶体结构及化学组成进行了分析。AFM和SEM结果表明SiCN薄膜的生长方式为二维的岛状生长，薄膜表面由一些高度为515nm，直径Φ2μm左右的颗粒组成，同时这些颗粒排列整齐有序，颗粒尺寸、分布较为均匀，聚集也较为紧密。XRD图谱分析表明薄膜虽然已经晶化，但晶化的并不充分，存在着微晶和非晶的成分，通过Jade软件拟合计算出薄膜的结晶度为43.99％；XPS、FT—IR及Raman结果表明薄膜中氮的相对含量达到了27.20％，SiCN薄膜不是SiC和Si3N4的简单混合，薄膜中Si、C和N三种元素之间存在多种结合态，主要的化学结合状态为Si—N、Si—C—N、Si—N—C、C—N、C=N、C—N、N=C和N—Si—C键，但是并没有观察到Si—C键的存在，从而说明所制备的薄膜形成了复杂的网络结构。收起
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