一、宽带隙立方氮化硼薄膜制备（论文文献综述）
刘彩云[1]（2021）在《高质量立方氮化硼薄膜的射频磁控溅射制备及其半导体性能探索》文中研究说明立方氮化硼（c-BN）,是一种人工合成的超宽禁带半导体材料,其禁带宽度在6.1-6.4eV范围内,具有优异的物理化学性能,可通过掺杂形成n型或p型半导体材料,在力、热、光、电子学等领域有很大的应用潜力。此外,它具有仅次于金刚石的硬度、介电常数小、寄生电容小、工作温度高、抗高能粒子辐射、耐腐蚀等优点,且材料的击穿电压较高,使得器件更适合在高温、强辐射等恶劣环境下稳定工作,是极端电子学材料。目前,由于生长工艺的限制以及晶格失配等问题,制备稳定的高质量、大面积c-BN薄膜还面临很大的困难,此外,c-BN薄膜在制备过程中不可避免地存在应力过大的问题,这些问题限制了c-BN薄膜的工业应用。基于此,本文主要研究射频磁控溅射法制备高质量、高立方相含量的c-BN薄膜,通过降低内应力提高c-BN薄膜的稳定性,并对c-BN薄膜的半导体性能进行了相应探索。本论文主要研究内容为:（1）不同工艺条件对生长c-BN薄膜的影响。c-BN的生长窗口狭窄,与磁控溅射沉积中的气体、偏压、温度、衬底等条件都密切相关。在以往的工作基础上,本论文改变氮气流量和负偏压,发现增加氮气流量,薄膜表面变得致密,结晶度改善,薄膜生长速度加快;随着负偏压的增加,薄膜表面致密平整,当负偏压为100 V左右时,c-BN开始形核并生长。此外,不同衬底表面对c-BN薄膜的形核和生长有重要影响。在相同的工艺参数下,在h-BN表面生长,得到的是100%六方相的h-BN薄膜;在Si（100）表面生长,得到的薄膜包含c-BN和h-BN;在c-BN表面生长,能够得到100%立方相的c-BN薄膜。（2）不同手段降低c-BN薄膜内应力的研究。针对实验上实施高的负偏压引起能量离子轰击会造成薄膜内应力的累积,易发生表面开裂的问题,本论文尝试采用两步法解决,即在第一步获得c-BN形核面的基础上,其他参数保持不变,第二步将负偏压降到0 V后继续生长。然而第二步得到的薄膜是纯h-BN,表明即使在c-BN形核面上再次生长,完全不加负偏压0 V也不能获得c-BN,具体的负偏压窗口仍需要进一步探索。本论文还提出采用后期高温退火的手段来释放薄膜内部累积的应力。结果显示,随着退火温度从700℃逐渐升到900℃,c-BN的红外特征峰向低波数移动,说明薄膜内应力降低,薄膜的稳定性提高。（3）退火对c-BN薄膜的半导体性质的影响。系统地研究了退火对c-BN薄膜的光学、电学性质以及整流性能的影响,UV-Vis、霍尔和I-V等测试结果表明:随着退火温度的增高,c-BN薄膜的禁带宽度变小;薄膜为p型的,800℃退火后的c-BN薄膜的迁移率更高;制备的pn结具有明显的整流特性,700℃退火后的反向漏电流更小。本论文的实验结果表明,射频磁控溅射方法中c-BN薄膜的生长与氮气流量、负偏压和衬底表面密切相关,通过上述工艺优化,能够制备出高质量、100%立方相含量的c-BN薄膜,采用后期高温退火能够进一步提升薄膜的稳定性和半导体性能。通过本论文的工作,为c-BN薄膜在高温大功率半导体器件的应用提供了技术参考。
孙照龙[2]（2020）在《金刚石和氮化硼表面重构及功能化的结构和性质的理论研究》文中指出金刚石作为一种具有优异力学、热学、电学以及光学性能的宽带隙半导体材料,在高频、高功率、高温电子器件、光电器件、微机电系统等领域都有着广阔的应用前景。自石墨烯发现以来,新型二维材料的发现、表征以及应用的研究呈现指数级增长的趋势。因此,二维金刚石相关的新结构和新性质引起了人们的广泛关注,寻找具有稳定构型和新奇特性的低维金刚石材料便成为一项具有重要研究价值的课题。此外,材料的表面性质在界面、催化以及电子发射等领域有着广泛的应用,因此研究金刚石材料的表面结构、稳定性以及电学性质具有重要的意义。立方氮化硼的晶体结构与金刚石相似,并且也是一种宽带隙半导体,研究其表面结构和电学性质可以为实验合成以及实际应用提供理论基础。本文首先研究了二维（100）金刚石纳米膜的结构、稳定性以及电学性质随层数的变化规律,并通过表面氢化和氟化对纳米膜的结构特征和电学性质进行调控;其次,通过结构搜索和第一性原理计算,系统地研究了硼终端金刚石（100）面的稳定构型、电子亲和能和电学特性;最后,研究表面未重构和重构的立方氮化硼（111）面的结构稳定性,并通过表面氢化和氟化进一步探究表面的结构演化特性、电学和磁学性质,然后分析了氮基分子与表面的吸附作用。主要研究内容如下:1、基于第一性原理计算,我们得到三种表面重构的二维（100）金刚石纳米膜（5-MR、5-7-MR和5/5-7-MR）并依赖于层数（n）的结构、稳定性以及电学性质。当层数n>5时,重构的纳米膜具有动力学和热力学稳定性,并可以保持金刚石的体相特征。5-MR和5-7-MR构型为间接带隙半导体,能隙分别为1.02?1.40 eV和0.32?0.55 eV,由于表面电子态的差异性使得5-MR的能隙大于5-7-MR,而5/5-7-MR则表现为金属特性。5-7-MR构型的能带结构中邻近费米能级的能带展宽具有较大的差异性,从而表现出空穴态传输的一维性和电子态传输的二维性。此外,由于上下表面碳?碳双键排列方向随n增加而发生周期性变化,从而导致能隙在小范围内波动。通过对5-MR构型进行表面氢化和氟化,金刚石的体相结构特征得到更好的保持。纳米膜氟化后的带隙明显高于氢化后的带隙。同时,由于表面的电子态发生改变,能隙值明显依赖于n的变化,并随着n的增大而逐渐减小,这种非线性变化是由量子限域效应所引起的。2、利用结构搜索方法并结合第一性原理计算了硼终端（100）金刚石的表面结构和电学性质。先利用粒子群优化算法得到可能的硼终端表面构型,再根据能量计算,声子谱以及分子动力学模拟的结果得到四种具有稳定构型的表面结构（0.5 ML,1 ML-α,1 ML-β和1 ML-γ）。通过分析这四种表面构型,我们发现不同的硼终端对表面的稳定性、电子亲和能以及电学性质都有一定的影响。从能量上看,这四种构型均有可能通过实验制备。因为材料表面吸附一些电负性较小的原子或官能团可以有效的降低表面的电子亲和能,所以,我们进一步分析了不同硼终端表面电子亲和能的变化。由计算结果得到,0.5 ML表面形成了正电子亲和能（0.24 eV）,而在1 ML-α,1 ML-β和1 ML-γ表面得到负电子亲和能（?1.27,?1.25,?0.76 eV）,说明了通过改变硼终端类型可以使金刚石表面特性由正电子亲和能向负电子亲和能转变。电子能带结构的计算表明,硼终端在能带结构中引入的表面能带。根据表面能带展宽的差异性,发现1 ML-α和1 ML-β的表面能带展宽大于0.5 ML和1 ML-γ,表明了1 ML-α和1 ML-β中的电子有效质量较小并在表面可以更好的传输。3、通过第一性原理计算表明,在未重构和重构的氮化硼（111）面构型中,只有重构的硼终端结构是稳定的。表面氢化后可以得到三种稳定构型,而氟化后却只有一种稳定构型。通过电子能带结构的计算,发现重构表面的能带结构在靠近费米能级处发生自旋劈裂,并且自旋电荷密度主要分布在表层硼?硼键之间,这与（111）金刚石表面（2×1）重构的情况类似。同时,我们进一步研究了未功能化的重构表面吸附NO和NH3分子的结构和电学特性。根据吸附能和电荷转移量可以得出,NO与表面的相互作用较强。另一方面,NO吸附会在费米能级附近诱导产生非对称电子态,而NH3吸附产生的相关电子态处于深能级位置,说明了NO吸附会对表面性质产生较大的影响。我们通过理论预测二维（100）纳米膜的结构和性质特征可为超薄金刚石膜的实验制备提供一定的理论参考,并有助于进一步应用到金刚石相关领域的电子器件中。硼终端可以有效地调控金刚石的表面性质,可以实现其在电子发射等相关技术中的应用。通过研究氮化硼的表面重构和功能化特性,可在未来设计氮化硼基气体传感器等功能性材料中有一定的启示作用。
刘兴隆[3]（2020）在《氮化硼MSM型深紫外光电探测器的设计研究》文中提出本论文针对超宽带隙半导体材料BN器件展开了相关的研究。超宽带隙半导体材料具有带隙大,电子迀移率高、击穿场强大以及高温稳定等特点,成为制备高温、高功率电学器件以及深紫外光电探测器的理想材料。论文从MSM型紫外探测器的工作原理、器件结构仿真优化以及材料特性表征和器件模拟等方面进行了研究工作,主要分为以下几个方面:（1）使用Atlas仿真工具对探测器进行结构及性能优化。仿真内容包括:光谱响应特性、掺杂浓度、电极单元、光照占比、不对称电极指宽、不同电极功函数、边缘终端保护几个部分。光谱响应特性显示器件对于波长为200nm左右的入射光响应最高,得到最佳的器件模型为:薄膜掺杂浓度为1014cm-3,以20μm为一个电极单元,光照面积占比达到90%,电极金属材料选用功函数最高的Pt（5.65eV）,增加场限环结构提高器件的安全性。（2）分析了XRD、红外-可见-紫外透射吸收反射光谱以及薄膜分析仪的工作原理,并且对现有的BN材料进行表征。XRD结果显示,样品属于BN材料的立方相结构。透射吸收光谱的测试结果显示该样品对于波长为200nm左右的入射光吸收最为强烈。并且根据半导体禁带宽度的拟合公式,得到样品的光学带隙是5.838eV。通过吸收率与厚度的关系式计算得到的样品的带边光学吸收系数高达1.76×105cm-1。（3）使用Atlas仿真优化的结果对现有材料进行器件模拟,并且针对BN薄膜厚度差异对器件造成的电学行为变化进行了仿真对比。器件模拟结果显示器件的饱和暗电流为1.6×10-19A,器件饱和光电流为1.2×10-8A,器件饱和光暗电流对应的光暗电流比为7.5×1010。
陈远鹏[4]（2018）在《超宽带隙Ga2O3和BN薄膜生长及阻变特性的研究》文中认为本论文围绕超宽带隙半导体材料Ga2O3和BN的制备及阻变特性展开了研究工作。超宽带隙半导体材料因其大的禁带宽度,高的电子迁移率以及大的击穿场强,不仅成为制备高功率电力电子器件的理想材料,也成为制备深紫外波段光电器件的理想材料。此外,超宽带隙半导体材料具有的高击穿场强和高抗辐照特性,可以用于制备超薄结构低功耗的新型高性能耐辐照阻性存储器件。论文从材料的化学气相沉积生长原理、材料特性表征以及阻变存储器的制备表征等方面进行了研究工作,主要分为以下几个方面:（1）利用MOCVD方法,在具有立方晶体结构的GaAs（100）衬底上生长了具有单斜晶体结构的β-Ga2O3薄膜,研究了生长压力对β-Ga2O3薄膜择优取向、生长速率以及表面形貌等方面的影响;（2）在具有六方晶体结构的GaN以及6H-SiC衬底上生长了六方晶体结构的ε-Ga2O3薄膜,详细表征了 ε-Ga2O3薄膜的晶体结构,并研究了亚稳相ε-Ga2O3在高温退火过程中的相变效应,研究了 ε-Ga203的热稳定性;（3）基于压力调控的成核控制理论,在Al2O3衬底上实现了单一相ε-和β-Ga2O3薄膜的可控生长,研究了压力调控在Ga2O3薄膜外延晶体相选择中的作用,为基于高质量β-和ε-Ga2O3薄膜的应用奠定了材料制备基础。（4）利用高温单前驱体CVD法在Al2O3衬底上,制备了具有sp2杂化成键类型以及高深紫外光（210nm）吸收系数的sp2-BN薄膜,利用XPS技术研究了生长温度对非金属衬底上NH3-BH3三步脱氢生长sp2-BN薄膜的影响;（5）利用生长压力诱导的成核控制理论,在A1203衬底上制备了具有高表面积比的由sp2-BN中空小球团聚形成的多孔薄膜,研究了 H2刻蚀效应对多孔薄膜的调控作用,为sp2-BN的储氢及探测应用奠定了基础;（6）利用具有表面活性剂效应的6H-SiC导电衬底,在相对较低温度下制备了sp2-BN薄膜,研究了 sp2-BN薄膜的电学特性,其击穿场强高于4.26 MV/cm适合用于阻变器件的制备。（7）尝试在Si衬底上利用高温单前驱体CVD方法制备了非晶结构的sp2-BN薄膜,获得了具有平整表面的厚度为25 nm的BN薄膜,研究了生长温度对Si衬底上BN薄膜生长特性的影响,利用惰性金属Au作为上电极制备了 Au/sp2-BN/Si三明治结构的阻变器件,研究了 sp2-BN的阻变特性,获得了具有良好循环稳定性（>1000次）,较高低阻态阻值且大面积均匀的阻变器件,对器件的温度以及复位停止电压依赖特性进行了详细的研究,通过能带计算及电流-电压拟合确定了器件的电流传输机制。（8）利用n型GaN外延层作为基板,制备了 GaN外延衬底上的薄层β-Ga2O3薄膜,研究了氧化条件对薄膜特性的影响,并基于Ga2O3材料的阻变特性,成功制备了具备Au/β-Ga2O3/GaN三明治结构的阻变器件,研究了氧化条件对Ga2O3基阻变器件性能的影响,获得了大面积均匀具备高循环寿命的Ga2O3基阻变器件。
贺俊博[5]（2013）在《射频磁控溅射生长BN薄膜及其接触特性的研究》文中认为功率集成电路可以将电力电子器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，实现了电能和信息的集成，成为机电一体化的理想接口，由于其具有较大的输出功率，因此，对制作材料的要求非常苛刻。而BN材料由于其具有很宽的禁带宽度（Eg>6.3eV）、良好的导热性（13W/cm·K，仅次于金刚石）以及优异的热稳定性和化学稳定性，完美地符合了功率集成电路需要。然而，人工制备BN单晶常常需要高温（>1000℃）高压（几个GPa）的苛刻条件，因此很难获得大尺寸、高质量的cBN单晶，不利于现代电子电路的集成与应用。因此人们希望能够制备高质量、大面积的BN薄膜，以有利于其在功率集成电路领域中的应用。除了可应用于功率集成电路，BN薄膜还是石墨烯器件的理想衬底材料，而且作为第三代半导体材料，BN薄膜在光学表面涂层、深紫外光电探测器及发光器件、以及耐高温大功率电子器件等方面也具有潜在应用价值。硅是应用最为广泛的集成电路基底材料，具有价格低廉、工艺成熟、利于集成等优点，因此本论文以Si材料为衬底，采用磁控溅射手段进行了BN薄膜的生长研究。取得的主要研究结果如下：1.采用射频磁控溅射工艺，在N型Si衬底上制备了BN薄膜，溅射功率为150W，本底真空度5×10-4Pa，工作气氛为Ar气，工作气压为1Pa。重点研究了溅射时间、衬底温度以及退火工艺对于BN薄膜性能的影响。分析了溅射时间分别为1h、2h、3h的BN薄膜样品的红外光谱，不仅观测到sp2杂化的hBN的TO模振动峰，还观测到sp3杂化的cBN和wBN的TO模振动峰，以及sp2和sp3混合杂化的eBN振动峰，此外，还观测到B-O键振动吸收峰，位于1280cm-1附近。XPS的结果也证明了B-N-O键的存在，由于O的作用，使得B和N的束缚能都向高能方向移动。说明制备的BN薄膜组分复杂，主要包含cBN、hBN以及BNxOy的化合物。研究了衬底温度分别为200℃、300℃和400℃时制备的BN薄膜的红外光谱，发现衬底温度的升高明显有利于hBN的沉积生长，但BNxOy化合物的含量依然不可忽略，说明衬底温度的升高也同样利于B-N-O键的形成。将BN薄膜样品在氮气氛围650℃下退火1.5h，发现高温热退火不仅可以减小BN薄膜的内应力，而且可以改善BN薄膜的结晶质量，特别是对BN厚膜，效果更显着。2.研究了BN/Si异质结的电学特性和BN薄膜的紫外光吸收特性。通过I-V特性的测试，证明BN/Si异质结具有良好的整流特性，BN薄膜为P型导电，Si衬底为N型导电，p-BN/n-Si异质结的最高整流比大于1000。制备的BN薄膜具有显着的紫外光吸收现象。通过分析紫外吸收光谱，计算得到衬底温度为300℃制备的BN薄膜的光学带隙达到5.23eV，且符合直接带隙材料的吸收规律，说明衬底温度为300℃的BN薄膜样品中的hBN含量比较高，hBN的含量决定了薄膜整体的光学带隙与紫外光吸收特性。3.研究了cBN单晶与薄膜材料的金属电极制备及金半接触特性研究。采用磁控溅射方法，分别在cBN单晶上制备了Cr、Ti金属薄膜电极。采用四探针法测量金属薄膜的电阻率均为10-3·cm量级。通过I-V特性测试发现，Cr、Ti电极与cBN之间为肖特基接触，接触电阻很大，I-V曲线呈现非线性特性。为了改善电极与cBN的接触质量，在Cr电极薄膜上又真空蒸镀了一层Au电极，并分别在450℃和900℃时对Cr/Au合金电极退火20分钟。退火后的I-V特性表明，电极与cBN间的接触质量得到改善，且900℃高温退火后的Cr/Au电极与cBN间表现出非整流特性。
郭清秀[6]（2011）在《磁控溅射法制备立方氮化硼薄膜及原位掺硫研究》文中提出立方氮化硼（c-BN）是一种人工合成的宽带隙Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,它有许多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、不易与铁族元素反应、宽的波长（从红外到紫外光谱）范围内很好的透光性、可实现n型和p型掺杂等。立方氮化硼（c-BN）薄膜在力学、热学、光学、电子学等方面有着非常诱人的应用前景,多年来一直吸引着国内外众多研究者的兴趣。本文采用射频磁控溅射法研究了镍过渡层上c-BN薄膜的制备、h-BN薄膜的原位掺硫、及h-BN/Si n-p薄膜异质结。运用射频磁控溅射系统在Si衬底上制备镍过渡层,再在其上沉积氮化硼薄膜。本实验在其它实验条件一定的情况下研究了镍过渡层厚度对立方氮化硼生长的影响。实验结果显示:镍过渡层厚度是立方氮化硼薄膜生长的关键;通过控制镍过渡层厚度,立方氮化硼的生长在零偏压,室温的情况下也能实现;并且得出镍过渡层厚度约为150nm时,制备出的氮化硼薄膜立方相含量最高并探讨了其中的原因。在此基础上,研究了溅射功率、衬底温度、衬底偏压以及退火条件,对制备高质量的立方氮化硼薄膜的影响。在真空室中固定电炉和钼舟,采用溅射时原位掺杂S的方法,对BN薄膜进行了n型掺杂研究。使用FTIR谱和XPS谱对样品进行表征,并使用Keithley4200测量样品表面的I-V特性。实验发现,硫蒸发源温度对h-BN薄膜表面电阻率有影响,通过控制硫蒸发源温度,可以达到有效控制h-BN薄膜内硫掺杂剂量的目的,可以分别使h-BN薄膜表面电阻率下降14个数量级。经霍尔效应测试,硫蒸发源温度为70℃80℃时原位掺硫的h-BN薄膜样品为n型掺杂,载流子浓度1017cm-3,迁移率为84.25 cm2/v s。在此基础上,我们还研究了（1）退火对不同掺杂剂量（硫蒸发源温度）的BN薄膜的影响,（2）掺杂剂量相同的情况下,退火温度对BN薄膜的影响。我们还研究了不同硫掺杂剂量的h-BN/Si n-p薄膜异质结的伏安特性,用p-Si/n-BN异质结能带理论对实验结果进行了分析。另外,我们还做了B膜在氮气保护下退火的研究。由于设备密封性及薄膜黏附的水分等非故意引入的氧,退火后生成物主要是硼的氧化物。
赵卫平[7]（2010）在《立方氮化硼金半接触的特性研究及硅量子点的制备》文中进行了进一步梳理立方氮化硼（CBN）是一种超硬宽带隙材料,不仅具有仅次于金刚石的硬度、在高温下有强的抗氧化能力、不易与铁族金属反应,因此可用于切削工具等,而且,能够实现n型或p型掺杂,在电子学和光学器件等方面有着广泛的应用前景。CBN薄膜的制备和性质研究一直是国际材料科学界的研究热点和难点之一。本文主要研究了高质量半导体CBN薄膜的制备以及BN肖特基结的特性。用射频磁控溅射（RF）方法在硅衬底上沉积了氮化硼薄膜。对CBN薄膜进行了离子注入掺杂,以硫（S）作为掺杂剂,获得了CBN薄膜的N型掺杂。通过对几种样品薄膜进行不同剂量的S掺杂,研究了立方相含量相同:20%,掺杂剂量不同时的I-V曲线,得出掺杂剂量为5*1015 ions/cm3时,电导率最大,发现掺杂剂量越大越容易形成立方相氮化硼。并用KEITHLEY 4200测试薄膜的I-V特性,通过观察I-V特性曲线发现立方相含量越大,曲线的整流特性越明显。掺杂剂量相同:5*1014 ions/cm3,改变薄膜的立方相含量,发现立方相为40%时曲线的整流特性越明显。通过I-V曲线的测量分别分析了退火温度、掺杂剂量对金半接触的影响,发现当对薄膜进行退火后能实现接触特性的转变。硅是具有良好半导体特性的材料,是微电子的核心材料之一。可硅材料不是好的发光材料。只有当硅纳米微粒的尺寸小到一定值时,才可在一定波长的光激发下发光。硅纳米晶薄膜发光材料在实现微电子技术向光电子集成技术发展中具有重大意义,因此一直是人们不懈追求的目标。本论文中用射频磁控溅射的方法,通过退火来制备硅量子点,以纯硅为靶材,硅片为衬底,工作气体为氧气和氩气的混合气体。通过改变氧气比例、溅射功率、退火温度,保持衬底温度、工作气压、和其它条件不变来找到制备硅量子点的最佳条件。此外对制备的薄膜进行了FTIR、XPS、拉曼等测试。研究结果显示工作气体中氧气比例的变化导致了峰位的移动,随着氧气含量在工作气体中的增大弯曲振动模式的峰向高波数方向移动,随着退火温度的增加,810 cm?1处的峰逐渐减小,并且向高波数方向移动,这个现象也说明了薄膜在退火过程中发生了相分离。通过对XPS图的分析得到硅氧的原子比大约是1:1,这个结果表明对薄膜进行退火后氧化硅薄膜是富硅氧化物。最后用拉曼图谱得到了晶粒的尺寸大小约为7nm。
张晓康[8]（2009）在《立方氮化硼薄膜的相变和光、电性能研究》文中研究表明在氮化硼系统中,立方氮化硼（Cubic boron nitride,c-BN）是集众多优异的物理和化学特性于一身的超硬、宽带隙半导体材料。基于c-BN的高硬度和高热导率、在空气中优异的高温抗氧化性、对铁族金属较低的化学活性、小摩擦系数,高温高压（HTHP）合成的c-BN单晶颗粒已经在刀具、磨具等机械加工领域得到广泛应用。结合优异的机械性能,作为一种宽带隙半导体材料,c-BN在光电领域的应用前景无限,尤其是在特殊环境下。在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中,c-BN光学带隙最宽（Eg＞6.4 eV）,使其在从紫外到可见再到红外很宽的光谱范围内都表现出优异的光学透过率。因此,c-BN在光学方面的应用范围非常广泛。相对于金刚石,c-BN更容易实现p型与n型掺杂,因此,c-BN在透明、高温、高频、大功率、抗辐射光电子器件方面具有广泛的应用前景。高温高压制备的c-BN晶体颗粒的小尺寸严重限制了c-BN在制作刀具超硬涂层以及光学、电子元器件等方面的应用。随着薄膜技术的迅速发展,研究者对高质量c-BN薄膜制备方法和特性丌展了较广泛的研究。针对目前国内外在c-BN薄膜方面的研究现状,本文在高质量c-BN薄膜的制备、相变路径和机理、高温光学性能以及电学掺杂方面开展了一定的工作。1)分析了在BN薄膜的沉积过程中可能的三种相变过程,得到从h-BN到c-BN转变的一个可能途径:h-BN→r-BN→c-BN。发现从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。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。2)基于对c-BN薄膜沉积过程中相变路径的分析,分离c-BN的成核与生长阶段,改良传统的c-BN薄膜射频溅射制备工艺,提出了“三步法”制备工艺,实现了立方相含量高、粘附性强的c-BN薄膜的可重复性制备。3)对BN薄膜进行了氮气保护高温退火处理。发现了由h-BN到c-BN再到h-BN的连续的可逆相变过程。由h-BN到c-BN的最佳相变温度为900℃。在此基础上,发展出一种立方相含量高、粘附性强的c-BN薄膜的可重复性制备方法。同时,观察到以正交相氮化硼（E-BN）为中间媒介相,由h-BN到E-BN再到c-BN的阶梯式的间接相变路径。含有大量结构缺陷的h-BN以及面间隙缺陷的存在对于h-BN到c-BN的相变起到了关键的作用。4)在熔融石英衬底上成功制备出光学带隙达5.97 eV的h-BN薄膜。该值是迄今对h-BN薄膜光学性能报道中的最大值。发现h-BN薄膜的光学吸收行为符合非晶半导体典型的吸收特性。从实验上证实了之前研究者对h-BN光导的计算结果。进一步揭示了BN薄膜中立方相含量和光学性质的高温（700～900℃）依赖关系。发现随着退火温度的增加,薄膜的光学吸收边界逐渐向高能量方向移动。光学吸收特性的变化是高温退火产生的薄膜应力松弛和结构相变共同作用的结果。通过Urbach带尾模型对薄膜吸收系数和光子能量关系的拟合,确定了薄膜的Urbach能（E0）。发现随着退火温度的增加,BN薄膜逐步向高密度相c-BN转变,折射率逐渐增大,光导的突增阈值也逐渐向高能量移动。5)用离子注入方法在BN薄膜中注入了Be。掺杂后的BN薄膜电阻率降低了3-6个数量级。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,随立方相含量的增大而增大。纯六角氮化硼薄膜电阻率要比有立方相含量的BN薄膜电阻率低2个数量级。Zn离子注入掺杂实验表明,掺杂后的c-BN薄膜电阻率降低了4～5个数量级。大剂量(1×1016 ions/cm2)zn掺杂的c-BN薄膜与Ag电极可形成较理想的欧姆接触。
李向平[9]（2008）在《微波等离子体法化学气相合成立方氮化硼薄膜的研究》文中研究指明立方氮化硼（cBN）是一种人工合成的III-V族化合物半导体材料,它有许多优异的物理化学性质,如宽带隙（>6eV）,仅次于金刚石的硬度、高温下强的抗氧化能力、不与黑色金属反应、可实现n型和p型掺杂等,在机械、光学、电子学等方面有着非常诱人的应用前景,多年来一直吸引着国内外众多研究者的兴趣。本文采用微波等离子体化学气相沉积方法以及He-N2-H2-BF3的混合气体系统在Si片上成功制备了cBN薄膜。通过在反应过程中施加偏压实现了立方氮化硼的生长。通过改变气体组分、偏压变化、工作气压、微波功率等参数对cBN薄膜的生长规律进行了系统研究。运用FTIR、SEM、Raman等测试手段对沉积薄膜进行了结构表征,根据测试结果系统研究了工艺参数对制备cBN薄膜的影响规律,得到如下主要结果:1)在H2流量固定的情况下,随着BF3流量的逐渐增加,cBN的生长速率呈现先增加后减小的趋势;2)在BF3流量固定的情况下,H2流量存在一个合适的范围,大于或小于这个范围cBN难以生长;3)偏压是影响cBN薄膜生长的关键因素,在低偏压下没有cBN的生成,偏压需要达到足够高时才有cBN薄膜的生长;4)压强对cBN薄膜的制备也有较大影响,本研究确定了适于cBN生长的较佳压强范围;5)在本研究所采用的参数范围内,功率的变化对cBN薄膜的生长影响较大,只有功率达到一定值时,才有cBN薄膜的生长。
何斌[10]（2008）在《宽禁带立方氮化硼薄膜的制备与掺杂研究》文中进行了进一步梳理立方氮化硼（Cubic boron nitride, cBN）是具有优异物理化学性质的超硬材料和宽带隙半导体材料。它的硬度和热导率仅次于金刚石,高温抗氧化能力强,而且对铁族金属有良好的化学惰性,所以cBN是优良的刀具、磨具材料,高温高压方法生产的cBN单晶颗粒已经在机加工行业得到重要应用。立方氮化硼更诱人的应用潜力来自其半导体属性。它具有最宽的禁带宽度（Eg= 6.3±0.2eV）,可以实现p型和n型掺杂,以及与金刚石相近的机械性能,这些对于制造高温、大功率、抗辐射和用于恶劣环境工作的电力电子器件及短波长光发射及探测极有意义,立方氮化硼因此格外引人注目。由于高温高压方法只能制备出尺寸微小的cBN晶粒,而在制作刀具涂层以及电学、热学、光学器件等方面,需要用到大面积的cBN,高温高压还难以满足这些需要。随着薄膜科学与技术迅速发展,人们对低成本制备大面积cBN薄膜产生了极大兴趣,纷纷展开相关研究,以充分发挥cBN的优异性能。本文的工作从这一背景出发,包括cBN薄膜制备和掺杂两大部分,获得了外延生长的高质量cBN薄膜,并实现了薄膜的p型和n型掺杂。薄膜制备采用了三种系统进行:射频溅射系统（RF sputtering）,射频磁控溅射系统（RF-MS）和微波电子回旋共振化学气相沉积（ECR-CVD）系统。研究了射频溅射系统制备cBN薄膜时,衬底偏压和衬底温度的影响。确定了立方相形成阈值,分别是-150V和300℃。在最优的偏压（-210V）和衬底温度（500℃）下,制备出立方相含量最高为76%的cBN薄膜。另外,采用射频溅射系统研究了两步法沉积cBN薄膜。结果显示,两步法和一步法得到的薄膜中立方相含量相近,但两步法制备的薄膜内应力较小,粘附性较高,可在较长时间内不剥落。对该射频溅射系统进行分析后,认为它用于cBN薄膜制备存在明显不足,如衬底温度有限（≤500℃）,极限真空有限（10-4 Pa/10-6 Torr）。射频匹配网络和真空系统不够稳定。这些问题影响了薄膜质量的进一步提高,制备重复性也受到影响。射频磁控溅射系统和ECR-CVD系统制备cBN薄膜表明,由于这两种系统有较好的性能,可以采用更优化的制备条件,在硅衬底上沉积了更高质量的cBN薄膜。其中ECR-CVD结合氟化学机制更是大幅提高了cBN薄膜的质量。氟对非立方相有选择性刻蚀作用,使得立方相的形核和生长可以在更低偏压下进行,因此可以提高立方相含量,并降低薄膜应力,薄膜的结晶度和厚度可大大提高,薄膜可用Raman和XRD进行有效表征,由此能估算出薄膜内的晶粒尺寸。为了进一步提高cBN薄膜质量,采用了与cBN晶格匹配良好且表面能接近的金刚石薄膜做衬底,分别用RF-MS系统和ECR-CVD系统制备得到立方含量近100%的外延cBN薄膜。金刚石薄膜由微波CVD制备。高分辩透射电镜观测表明在金刚石衬底上生长的cBN薄膜具有明显的外延生长特征。立方氮化硼直接生长于金刚石上,中间没有aBN/tBN的孕育层,cBN与金刚石衬底结合牢固,不会剥落。其中ECR-CVD系统又明显优于磁控溅射系统。前者制备的多晶cBN薄膜有更好的结晶度,薄膜厚度可达数微米,对实现cBN薄膜的电学和机械应用有重要意义。通过对高质量cBN薄膜的表征,探讨了溅射法和ECR-CVD制备cBN薄膜的机理。对磁控溅射系统制备的cBN薄膜表面微结构进行分析,说明其中的立方相是在表面以下成核、生长的,符合亚注入模型的生长机制。ECR-CVD制备cBN薄膜是表面生长,原因是在生长过程中有氟化学作用。后者由于可以显着提高薄膜质量,对应用而言更有希望。对cBN薄膜进行了离子注入掺杂,以铍（Be）和硫（S）作为掺杂剂,分别获得了cBN薄膜的p型和n型掺杂。本部分工作在国际上具有一定开创性。对射频溅射系统制备的本征cBN薄膜采用Be离子注入,结合高温热退火处理,使薄膜电阻率下降6个数量级。霍尔效应测试表明薄膜呈p型导电,迁移率为1428 cm2/V·s ,载流子浓度10191020 cm-3。在n型硅片上制备cBN薄膜,用Be离子注入进行p型掺杂,得到了p-BN/n-Si异质结。该异质结有明显的整流特性,整流比约为200。由于薄膜内存在浅能级陷阱,表面I-V测试反映有空间电荷限制电流存在。异质结正向特性拟合方程与Anderson异质结模型和理想二极管正向特性近似,它们的差异说明该异质结的传输机制不是扩散机制。对RF-MS系统制备的纳米cBN薄膜和ECR-CVD系统制备的多晶cBN薄膜进行Be和S离子注入,分别实现了p型和n型掺杂。霍尔效应测试验证了导电类型,并获得了迁移率（Be: 331.2cm2/V?s;S:384cm2/V?s）、载流子浓度（10171018 cm-3）、电阻率等电学特性参数。对掺杂的薄膜进行了变温电阻测量,计算得到注入离子的激活能。铍注入的多晶cBN薄膜的迁移率（3cm2/V?s）及离子的激活能（0.2eV）与Be掺杂的单晶cBN（2cm2/V?s和0.23eV）接近,其激活率（4%）与硼注入的多晶金刚石薄膜（1%）接近。注入纳米cBN薄膜中的Be离子激活能（0.27eV）略大于注入多晶cBN薄膜的Be离子（0.2eV）,这与纳米cBN薄膜中有更多的晶界和缺陷有关。激活能测试表明对cBN而言Be是浅能级杂质。研究认为离子注入是实现cBN薄膜掺杂的有效工艺,而且注入剂量和能量显着影响薄膜的电学特性。要获得较好的掺杂效应需要合适的剂量和能量,较大的剂量将显着改变薄膜的电学性能,易于得到明显的掺杂效应,而较低的能量下注入的离子由于离子分布较为均匀而激活率较高。
二、宽带隙立方氮化硼薄膜制备（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、宽带隙立方氮化硼薄膜制备（论文提纲范文）
（1）高质量立方氮化硼薄膜的射频磁控溅射制备及其半导体性能探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 立方氮化硼的简介 |
| 1.1.1 立方氮化硼的性质和应用 |
| 1.1.2 立方氮化硼薄膜的制备方法 |
| 1.2 立方氮化硼的研究背景 |
| 1.3 论文的选题依据和主要内容 |
| 第2章 立方氮化硼薄膜的制备方法和表征手段 |
| 2.1 立方氮化硼薄膜的制备 |
| 2.1.1 制备方法 |
| 2.1.2 实验过程 |
| 2.1.3 实验参数 |
| 2.2 立方氮化硼薄膜的表征方法 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 高分辨率透射电子显微镜(HRTEM) |
| 2.2.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR) |
| 2.2.4 拉曼光谱(Raman) |
| 2.2.5 紫外可见吸收光谱(UV-Vis) |
| 2.3 小结 |
| 第3章 立方氮化硼薄膜的生长 |
| 3.1 氮气流量对生长氮化硼薄膜的影响 |
| 3.1.1 SEM表征 |
| 3.1.2 FTIR光谱 |
| 3.2 负偏压对生长立方氮化硼的影响 |
| 3.2.1 SEM表征 |
| 3.2.2 FTIR光谱 |
| 3.2.3 Raman光谱 |
| 3.2.4 UV-Vis光谱 |
| 3.3 不同衬底表面对生长立方氮化硼薄膜的影响 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 FTIR光谱 |
| 3.3.3 Raman光谱 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 立方氮化硼薄膜应力释放的研究 |
| 4.1 探索两步法对立方氮化硼薄膜的影响 |
| 4.1.1 实验步骤 |
| 4.1.2 SEM表征 |
| 4.1.3 FTIR光谱 |
| 4.2 探索退火对立方氮化硼薄膜的影响 |
| 4.2.1 实验步骤 |
| 4.2.2 SEM和 TEM表征 |
| 4.2.3 FTIR光谱 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 立方氮化硼薄膜的半导体性能研究 |
| 5.1 UV-Vis光谱 |
| 5.2 霍尔测试 |
| 5.3 I-V测试 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）金刚石和氮化硼表面重构及功能化的结构和性质的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金刚石 |
| 1.2.1 二维金刚石的理论研究 |
| 1.2.2 二维金刚石膜的实验研究 |
| 1.2.3 体金刚石表面特性研究 |
| 1.3 氮化硼 |
| 1.4 本文选题目的及研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 绝热近似 |
| 2.1.2 Hartree-Fock近似 |
| 2.1.3 Hohenberg-Kohn 定理 |
| 2.1.4 Kohn-Sham方程 |
| 2.2 交换关联泛函 |
| 2.2.1 局域密度近似 |
| 2.2.2 广义梯度近似 |
| 2.2.3 杂化密度泛函 |
| 2.3 第一性原理计算方法和软件包 |
| 2.3.1 平面波方法 |
| 2.3.2 赝势方法 |
| 2.3.3 第一性原理计算和结构预测软件包 |
| 参考文献 |
| 第三章 二维（100）金刚石纳米膜的结构和电学性能 |
| 3.1 二维（100）金刚石纳米膜的结构特征和电学性质 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 计算方法 |
| 3.1.3 结果和讨论 |
| 3.1.3.1 结构与稳定性 |
| 3.1.3.2 电学性质 |
| 3.1.4 小结 |
| 3.2 表面功能化二维（100）金刚石纳米膜的结构和电学性质 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 计算方法 |
| 3.2.3 结果和讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 硼终端金刚石（100）面的结构和电学性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 结构 |
| 4.3.2 结构的稳定性 |
| 4.3.3 硼覆盖度与电子亲和能 |
| 4.3.4 电子结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 立方氮化硼（111）表面功能化和氮基分子吸附的结构和电学性质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 表面未功能化 |
| 5.3.2 表面氢化和氟化 |
| 5.3.3 重构表面吸附氮基分子 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结和展望 |
| 作者简历 及科研成果 |
| 致谢 |
（3）氮化硼MSM型深紫外光电探测器的设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 BN分类、结构和性质 |
| 1.2 BN薄膜制备和掺杂研究进展 |
| 1.2.1 BN薄膜制备研究进展 |
| 1.2.2 BN的掺杂情况研究进展 |
| 1.3 BN应用 |
| 1.4 紫外探测器分类及原理 |
| 1.4.1 紫外探测器分类 |
| 1.4.2 MSM型光电探测器原理 |
| 1.5 性能参数 |
| 1.6 紫外探测器的研究意义及进展 |
| 2 样品表征方法 |
| 2.1 XRD |
| 2.2 红外-可见-紫外透射吸收反射光谱 |
| 2.3 薄膜分析仪 |
| 3 探测器仿真及结果分析 |
| 3.1 TCAD软件简介 |
| 3.1.1 TCAD的发展 |
| 3.1.2 Silvaco TCAD软件简介 |
| 3.2 器件结构 |
| 3.3 物理模型 |
| 3.3.1 基本的半导体方程 |
| 3.3.2 迁移率模型 |
| 3.3.3 复合模型 |
| 3.3.4 热电子发射模型 |
| 3.3.5 光产生与辐射复合模型 |
| 3.4 探测器仿真结果及分析 |
| 3.4.1 探测器光谱响应特性仿真 |
| 3.4.2 探测器不同掺杂浓度特性仿真 |
| 3.4.3 探测器电极单元仿真 |
| 3.4.4 探测器光照占比仿真 |
| 3.4.5 探测器不对称电极指宽仿真 |
| 3.4.6 探测器不同电极功函数仿真 |
| 3.4.7 探测器边缘终端保护仿真 |
| 3.4.8 结构优化总结 |
| 4 样品表征及器件模拟 |
| 4.1 样品表征 |
| 4.2 器件模拟 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）超宽带隙Ga2O3和BN薄膜生长及阻变特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 超宽带隙半导体材料Ga_2O_3及BN的基本性质与应用 |
| 1.2.1 Ga_2O_3材料基本性质与应用 |
| 1.2.2 BN材料基本性质与应用 |
| 1.3 化学气相沉积制备超宽带隙Ga_2O_3及BN研究进展 |
| 1.3.1 Ga_2O_3材料的制备进展 |
| 1.3.2 sp~2-BN材料的制备进展 |
| 1.4 阻变特性及阻变存储器 |
| 1.4.1 阻变特性及工作原理 |
| 1.4.2 宽带隙阻变材料及器件研究背景 |
| 1.5 本文主要研究思路与内容 |
| 2 超宽带隙Ga_2O_3和BN薄膜及阻变器件的制备和表征方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 本论文使用的用于Ga_2O_3生长的MOCVD系统 |
| 2.3 本论文使用的自主搭建的高温管式炉CVD系统介绍 |
| 2.3.1 单前驱体化学气相沉积sp~2-BN材料设备及原理简介 |
| 2.3.2 固态前驱体加热供给系统 |
| 2.3.3 水平反应室中的生长均匀性 |
| 2.4 本论文中使用的材料和器件表征方法 |
| 2.4.1 X射线衍射 |
| 2.4.2 扫描电子显微镜 |
| 2.4.3 X射线光电子能谱 |
| 2.4.4 透射电子显微镜 |
| 2.4.5 拉曼光谱 |
| 2.4.6 红外-可见-紫外透射吸收反射光谱 |
| 2.4.7 其它表征方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 MOCVD外延生长高质量β-相以及ε-相Ga_2O_3薄膜 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 立方晶体结构GaAs衬底(100)面上β-Ga_2O_3薄膜的制备 |
| 3.2.1 实验过程 |
| 3.2.2 GaAs衬底上Ga_2O_3薄膜晶相的表征 |
| 3.2.3 压力对β-Ga_2O_3薄膜择优生长取向的影响 |
| 3.2.4 生长压力对β-Ga_2O_3薄膜生长速率的影响 |
| 3.3 六方晶体结构衬底上ε-Ga_2O_3的制备 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 GaN/Al_2O_3衬底上外延生长ε-Ga_2O_3薄膜 |
| 3.3.3 GaN衬底上ε-Ga_2O_3薄膜的退火相变 |
| 3.3.4 6H-SiC衬底上ε-Ga_2O_3薄膜的制备及相变研究 |
| 3.4 反应室压强调控的成核模式对Ga_2O_3生长的相调控 |
| 3.4.1 实验过程 |
| 3.4.2 压力诱导的成核控制实现纯β-和ε-Ga_2O_3薄膜的生长 |
| 3.4.3 反应室压力对Ga_2O_3薄膜光学特性的影响 |
| 3.4.4 ε-到β-相变过程中Ga_2O_3薄膜的晶格扭曲 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高温单前驱体CVD法制备sp~2-BN材料的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Al_2O_3衬底上sp~2-BN薄膜的制备 |
| 4.2.1 实验过程 |
| 4.2.2 生长温度对BN表面化学成分的影响 |
| 4.2.3 生长温度对BN生长速率和表面形貌的影响 |
| 4.2.4 生长温度对BN成键状态及光学特性的影响 |
| 4.3 生长压强控制的成核模式对生长BN材料微观结构的调控 |
| 4.3.1 实验过程 |
| 4.3.2 CVD中生长压力对薄膜形貌的影响 |
| 4.3.3 同质成核生长多孔sp~2-BN薄膜理论 |
| 4.3.4 H_2刻蚀作用对多孔sp~2-BN薄膜的影响 |
| 4.3.5 多孔sp~2-BN薄膜的应力状态及光学特性表征 |
| 4.4 6H-SiC衬底上生长sp~2-BN的电学特性 |
| 4.4.1 实验过程 |
| 4.4.2 6H-SiC衬底上BN薄膜的表面形貌及生长速率 |
| 4.4.3 6H-SiC衬底上BN薄膜的结晶状态 |
| 4.4.4 6H-SiC衬底上sp~2-BN薄膜的电学特性表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于超宽带隙半导体材料阻性存储器的制备研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Si衬底上用于阻变器件的超薄sp~2-BN薄膜的制备 |
| 5.2.1 实验过程 |
| 5.2.2 生长温度对sp~2-BN/Si表面化学成分的影响 |
| 5.2.3 sp~2-BN/Si表面形貌随生长温度的变化 |
| 5.2.4 低温条件下超薄sp~2-BN薄膜的制备及表征 |
| 5.3 sp~2-BN基阻变器件的制备及阻变特性的研究 |
| 5.3.1 实验过程 |
| 5.3.2 sp~2-BN/Si结构及BN阻变层的击穿特性 |
| 5.3.3 Cu/sp~2-BN/Si结构阻变器件的电学特性 |
| 5.3.4 Au/sp~2-BN/Si结构阻变器件的极性 |
| 5.3.5 Au/sp~2-BN/Si阻变器件的阻变及电流传输机制 |
| 5.4 基于Ga_2O_3阻变器件的研究 |
| 5.4.1 实验过程 |
| 5.4.2 氧化GaN形成Ga_2O_3的基本特性 |
| 5.4.3 不同氧化条件下制备的Au/Ga_2O_3/GaN三明治结构的接触特性 |
| 5.4.4 Au/β-Ga_2O_3/GaN阻变器件极性及基本电学特性表征 |
| 5.4.5 器件导电机制及氧化条件对阻变器件性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）射频磁控溅射生长BN薄膜及其接触特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 集成电路工艺中薄膜制备的方法以及重要性 |
| 一、 集成电路工艺 |
| 二、 薄膜材料的重要性 |
| 三、 BN 薄膜材料在功率集成电路中的潜在应用 |
| 第二节 BN 薄膜制备的方法 |
| 一、 物理方法（PVD） |
| 1. 热蒸发 |
| 2. 脉冲激光沉积-PLD（Pulsed laser deposition） |
| 3. 离子束辅助沉积-IBAD(Ion beam assisted deposition) |
| 4. 电子束蒸发（Electron beam evaporation） |
| 5. 溅射 |
| 二、 化学气相沉积技术（CVD） |
| 1. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD） |
| 2. 微波等离子体 CVD （Microwave plasma CVD） |
| 3. 微波电子回旋共振 CVD（Electron cyclotron resonance CVD） |
| 三、 小结 |
| 第二章 BN 的结构性质与应用 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 六角氮化硼（hBN） |
| 一、 hBN 的结构 |
| 二、 hBN 的性质 |
| 三、 hBN 的应用 |
| 第三节 立方氮化硼（cBN） |
| 一、 cBN 的结构 |
| 二、 cBN 的性质 |
| 三、 cBN 的应用 |
| 第四节 氮化硼薄膜制备中存在的问题 |
| 第三章 BN 薄膜的制备与薄膜的表征 |
| 第一节 BN 薄膜的制备 |
| 一、 磁控溅射系统 |
| 二、 实验材料准备与衬底的清洗 |
| 三、 制备 BN 薄膜的工艺参数 |
| 第二节 BN 薄膜的表征 |
| 一、 BN 薄膜的红外表征 |
| 1. FTIR 原理 |
| 2. FTIR 仪器结构与样品的测量 |
| 3. BN 薄膜的 FTIR 表征 |
| 二、 X 射线光电子能谱（XPS）分析 |
| 1. XPS 原理 |
| 2. 仪器结构 |
| 3. 样品制备与清洗 |
| 三、 半导体材料紫外吸收分析 |
| 第三节 沉积时间对于 BN 薄膜的影响 |
| 第四节 衬底温度对于 BN 薄膜制备的影响 |
| 第五节 退火对于 BN 薄膜的影响 |
| 第六节 小结 |
| 第四章 BN/Si 异质结特性 |
| 第一节 BN/Si 异质结整流特性 |
| 一、 引言 |
| 二、 BN-Si 异质结的电学特性的测量与分析 |
| 1. I-V 特性的测量与分析 |
| 第二节 BN 紫外吸收特性 |
| 第三节 小结 |
| 第五章 BN 单晶及薄膜材料的金属电极制备及金半接触特性研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 肖特基接触与欧姆接触 |
| 一、 肖特基接触 |
| 二、 欧姆接触 |
| 第三节 cBN 单晶及薄膜材料的金属电极制备及金半接触特性测试分析 |
| 第四节 小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）磁控溅射法制备立方氮化硼薄膜及原位掺硫研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 氮化硼的介绍 |
| 1.1.1 氮化硼的四种同素异构体 |
| 1.1.2 h-BN 的结构、性质及应用前景 |
| 1.1.3 c-BN 的结构、性质及应用前景 |
| 1.2 BN 薄膜的研究进展 |
| 1.2.1 高质量c-BN 薄膜的制备和外延生长 |
| 1.2.2 BN 薄膜的掺杂及相关的基本器件模块 |
| 1.3 氮化硼薄膜的制备与表征方法 |
| 1.3.1 氮化硼薄膜的制备方法 |
| 1.3.2 氮化硼薄膜的表征方法 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第2章 射频磁控溅射法镍过渡层上制备立方氮化硼薄膜 |
| 2.1 射频磁控设备 |
| 2.1.1 辉光放电原理 |
| 2.1.2 射频磁控溅射机理 |
| 2.1.3 溅射镀膜 |
| 2.1.4 射频磁控设备 |
| 2.2 研究进展及可行性理论分析 |
| 2.3 实验过程 |
| 2.3.1 衬底的清洗 |
| 2.3.2 射频磁控法制备镍过渡层及立方氮化硼薄膜 |
| 2.4 实验结果和分析 |
| 2.4.1 镍过渡层对氮化硼薄膜中立方相形成的影响 |
| 2.4.2 衬底偏压对氮化硼薄膜中立方相形成的影响 |
| 2.4.3 衬底温度对氮化硼薄膜中立方相形成的影响 |
| 2.5 镍过渡层上氮化硼薄膜退火研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 硼膜退火的研究 |
| 3.1 选题的研究内容、实验设想 |
| 3.2 电子束蒸发镀膜设备 |
| 3.3 实验过程 |
| 3.3.1 衬底的清洗及靶材的制备 |
| 3.3.2 电子束蒸发镀膜设备制备硼膜 |
| 3.3.3 硼膜在氮气中加热退火 |
| 3.4 实验结果和分析 |
| 3.4.1 红外谱图分析 |
| 3.4.2 XPS 分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 六角氮化硼薄膜原位掺硫的研究 |
| 4.1 掺杂方法及掺杂机理 |
| 4.1.1 掺杂方法 |
| 4.1.2 掺杂机理 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 射频磁控溅射法原位掺硫制备氮化硼薄膜 |
| 4.2.2 电学特性测量 |
| 4.3 实验结果和分析 |
| 4.3.1 硫蒸发源温度（掺杂剂量）对BN( n 型)薄膜的影响 |
| 4.3.2 退火对BN(n 型)薄膜的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 h-BN/Si 薄膜异质结电学性质 |
| 5.1 不同硫掺杂剂量的h-BN/Si n-p 异质结的伏安特性 |
| 5.2 实验结果讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文和申请专利 |
| 致谢 |
（7）立方氮化硼金半接触的特性研究及硅量子点的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 立方氮化硼的介绍 |
| 1.2 立方氮化硼的制备与表征方法 |
| 1.3 立方氮化硼的电学研究现状及面临的问题 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第2章 射频磁控溅射法制备立方氮化硼薄膜及其退火研究 |
| 2.1 射频磁控设备介绍 |
| 2.2 射频磁控法制备立方氮化硼薄膜 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 氮化硼薄膜的掺杂及金半接触研究 |
| 3.1 金属半导体接触的类型 |
| 3.2 肖特基接触和欧姆接触的基本原理 |
| 3.3 立方氮化硼薄膜的掺杂及金半接触研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 射频磁控溅射法制备纳米硅 |
| 4.1 纳米硅的介绍 |
| 4.2 纳米硅薄膜的制备 |
| 第5章 纳米硅薄膜的性质研究 |
| 5.1 纳米硅薄膜的红外分析 |
| 5.2 纳米硅薄膜的XPS 分析 |
| 5.3 纳米硅薄膜的Raman 分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）立方氮化硼薄膜的相变和光、电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 宽带隙半导体研究 |
| 1.2 氮化硼的结构、性质和应用 |
| 1.2.1 氮化硼的异构体 |
| 1.2.2 立方氮化硼(c-BN) |
| 1.2.3 六方氮化硼(h-BN) |
| 1.3 c-BN薄膜的研究历史与现状 |
| 1.4 c-BN薄膜研究中存在的问题 |
| 1.4.1 成核、生长与相变机理尚无定论 |
| 1.4.2 高质量薄膜外延生长困难 |
| 1.4.3 薄膜与衬底间粘附性较差 |
| 1.4.4 薄膜制备的可重复性较低 |
| 1.5 本论文的研究内容与思路 |
| 参考文献 |
| 第2章 薄膜样品的制备和表征方法 |
| 2.1 薄膜样品的溅射制备 |
| 2.1.1 溅射的基本原理 |
| 2.1.2 溅射镀膜 |
| 2.1.3 溅射系统 |
| 2.2 薄膜的结构表征和物理性能测量 |
| 2.2.1 薄膜的结构分析 |
| 2.2.2 薄膜的成分分析 |
| 2.2.3 薄膜的形貌观察 |
| 2.2.4 薄膜的光学性能测量 |
| 2.2.5 薄膜的厚度测量 |
| 2.2.6 薄膜的电学性能测量 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 射频溅射制备c-BN薄膜及其相变研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BN薄膜沉积过程中的相变理论 |
| 3.2.1 氮化硼的相变 |
| 3.2.2 缺陷对制备c-BN薄膜的影响 |
| 3.3 "两步法"溅射制备c-BN薄膜 |
| 3.3.1 实验 |
| 3.3.2 结果与分析 |
| 3.4 "三步法"溅射制备c-BN薄膜 |
| 3.4.1 实验 |
| 3.4.2 结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 BN薄膜高温相变的红外光谱研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BN薄膜的退火诱导相变 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 实验过程 |
| 4.2.3 结果与分析 |
| 4.3 退火诱导相变的对比实验 |
| 4.3.1 混合相BN(E-BN)薄膜的退火相变 |
| 4.3.2 BN薄膜的真空退火相变 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 BN薄膜的光学特性研究 |
| 5.1 h-BN薄膜的光学性质 |
| 5.1.1 引言 |
| 5.1.2 实验过程 |
| 5.1.3 结果与分析 |
| 5.2 BN薄膜光学性质的温度依赖关系 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 实验过程 |
| 5.2.3 结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 BN薄膜的掺杂研究 |
| 6.1 离子注入 |
| 6.1.1 半导体掺杂 |
| 6.1.2 半导体离子注入掺杂 |
| 6.2 铍注入掺杂BN薄膜的电学特性 |
| 6.2.1 实验 |
| 6.2.2 注入剂量对BN薄膜电阻率的影响 |
| 6.2.3 退火温度对BN薄膜电阻率的影响 |
| 6.2.4 立方相含量对BN薄膜电阻率的影响 |
| 6.3 锌注入掺杂的c-BN薄膜欧姆接触特性 |
| 6.3.1 实验 |
| 6.3.2 结果与分析 |
| 6.4 本章小节 |
| 参考文献 |
| 结论与展望 |
| 研究生在读期间发表的国家发明专利和学术论文 |
| 国家发明专利 |
| 学术论文 |
| 致谢 |
（9）微波等离子体法化学气相合成立方氮化硼薄膜的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 立方氮化硼的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 cBN的性质 |
| 1.4 cBN的应用前景 |
| 1.4.1 cBN机械方面的应用前景 |
| 1.4.2 cBN光学与微电子学方面的应用前景 |
| 1.5 cBN薄膜的制备方法 |
| 1.5.1 PVD方法制备cBN薄膜 |
| 1.5.2 CVD方法制备cBN薄膜 |
| 1.5.3 两种生长方法的比较 |
| 1.6 cBN薄膜制备中存在的主要问题 |
| 1.6.1 结晶度问题 |
| 1.6.2 结合性问题 |
| 1.6.3 重复性问题 |
| 1.6.4 生长机理问题 |
| 1.6.5 化学配比问题 |
| 1.7 本论文的研究意义和内容 |
| 第2章 cBN薄膜的结构特征 |
| 2.1 BN的四种异构体 |
| 2.1.1 六角氮化硼的结构和性质 |
| 2.1.2 菱形氮化硼的结构和性质 |
| 2.1.3 纤锌矿氮化硼的结构和性质 |
| 2.1.4 cBN的结构和性质 |
| 2.2 cBN薄膜的结构 |
| 2.2.1 非晶BN层 |
| 2.2.2 六角BN层 |
| 2.2.3 cBN层 |
| 2.2.4 近表面层 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 cBN薄膜制备与表征 |
| 3.1 MPCVD沉积系统 |
| 3.1.1 MPCVD系统的特点 |
| 3.1.2 MPCVD系统的组成 |
| 3.2 等离子体介绍 |
| 3.3 微波等离子体原理和性质 |
| 3.4 辉光放电原理 |
| 3.5 cBN薄膜的表征方法 |
| 3.5.1 傅立叶变换红外谱 |
| 3.5.2 电子衍射和X射线衍射 |
| 3.5.3 扫描电子显微镜 |
| 3.5.4 激光拉曼光谱 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 实验结果与分析 |
| 4.1 实验过程 |
| 4.1.1 衬底的选择 |
| 4.1.2 衬底预处理 |
| 4.1.3 样品制备 |
| 4.2 主要的沉积参数对cBN薄膜生长的影响 |
| 4.2.1 BF_3流量变化对薄膜生长的影响 |
| 4.2.2 H_2流量变化对薄膜生长的影响 |
| 4.2.3 偏压变化对薄膜生长的影响 |
| 4.2.4 压强变化对薄膜生长的影响 |
| 4.2.5 功率变化对薄膜生长的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）宽禁带立方氮化硼薄膜的制备与掺杂研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 宽带隙半导体的兴起 |
| 1.2 氮化硼的同素异构体 |
| 1.3 立方氮化硼的性质与制备 |
| 1.3.1 立方氮化硼的性质与应用前景 |
| 1.3.2 立方氮化硼单晶的制备 |
| 1.4 立方氮化硼薄膜的制备及存在的问题 |
| 1.5 立方氮化硼的电学应用研究 |
| 1.6 本文研究内容与意义 |
| 第2章 立方氮化硼薄膜的结构和成分表征 |
| 2.1 傅立叶红外吸收光谱 |
| 2.2 拉曼光谱 |
| 2.3 扫描电子显微镜及能谱 |
| 2.4 透射电子显微镜 |
| 2.5 X 射线衍射 |
| 2.6 X 射线光电子能谱 |
| 2.7 原子力显微镜 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 射频溅射制备本征立方氮化硼薄膜 |
| 3.1 射频溅射原理 |
| 3.1.1 辉光放电 |
| 3.1.2 溅射机理 |
| 3.1.3 溅射镀膜 |
| 3.1.4 射频溅射镀膜 |
| 3.2 制备cBN 薄膜的射频溅射系统 |
| 3.3 一步法制备cBN 薄膜的实验过程 |
| 3.3.1 一般过程 |
| 3.3.2 衬底偏压的影响 |
| 3.3.3 衬底温度的影响 |
| 3.4 两步法制备立方氮化硼薄膜 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高质量本征立方氮化硼薄膜制备 |
| 4.1 射频磁控溅射和 ECR-CVD 系统 |
| 4.1.1 射频磁控溅射系统 |
| 4.1.2 ECR-CVD 系统 |
| 4.2 在硅衬底上沉积cBN 薄膜 |
| 4.2.1 射频磁控溅射系统 |
| 4.2.2 ECR-CVD 系统 |
| 4.3 在金刚石衬底上沉积cBN 薄膜 |
| 4.3.1 射频磁控溅射系统 |
| 4.3.2 ECR-CVD 系统制备 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 铍离子注入的cBN 薄膜电学特性及其异质结研究 |
| 5.1 半导体的掺杂 |
| 5.2 cBN 薄膜的离子注入掺杂 |
| 5.2.1 离子注入掺杂 |
| 5.2.2 cBN 薄膜制备 |
| 5.2.3 Be 离子注入 |
| 5.2.4 霍尔效应测量 |
| 5.3 Be 离子注入p-BN/n-Si 异质结研究 |
| 5.3.1 半导体异质结 |
| 5.3.2 p-BN/n-Si 异质结制备 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 高质量立方氮化硼薄膜的离子注入掺杂 |
| 6.1 多晶cBN 薄膜的掺杂 |
| 6.1.1 多晶cBN 薄膜的p 型掺杂 |
| 6.1.2 多晶cBN 薄膜的n 型掺杂 |
| 6.2 纳米cBN 薄膜的p 型掺杂 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 1. 立方氮化硼薄膜的制备研究 |
| 2. 立方氮化硼薄膜的掺杂研究 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、宽带隙立方氮化硼薄膜制备（论文参考文献）
- [1]高质量立方氮化硼薄膜的射频磁控溅射制备及其半导体性能探索[D]. 刘彩云. 吉林大学, 2021(01)
- [2]金刚石和氮化硼表面重构及功能化的结构和性质的理论研究[D]. 孙照龙. 吉林大学, 2020(08)
- [3]氮化硼MSM型深紫外光电探测器的设计研究[D]. 刘兴隆. 大连理工大学, 2020(02)
- [4]超宽带隙Ga2O3和BN薄膜生长及阻变特性的研究[D]. 陈远鹏. 大连理工大学, 2018(02)
- [5]射频磁控溅射生长BN薄膜及其接触特性的研究[D]. 贺俊博. 吉林大学, 2013(08)
- [6]磁控溅射法制备立方氮化硼薄膜及原位掺硫研究[D]. 郭清秀. 北京工业大学, 2011(10)
- [7]立方氮化硼金半接触的特性研究及硅量子点的制备[D]. 赵卫平. 北京工业大学, 2010(09)
- [8]立方氮化硼薄膜的相变和光、电性能研究[D]. 张晓康. 兰州大学, 2009(07)
- [9]微波等离子体法化学气相合成立方氮化硼薄膜的研究[D]. 李向平. 哈尔滨工业大学, 2008(S2)
- [10]宽禁带立方氮化硼薄膜的制备与掺杂研究[D]. 何斌. 北京工业大学, 2008(08)