沉积时间对磁控溅射法制备氮化硼薄膜相结构的影响

对制备 Ｂ Ｎ薄 膜 的影 响 。 二、 实验 和样 品 的 制 备
消失 ， 制备 出 ｏ Ｂ Ｎ相含量较高 的薄膜 。
本实验采用射频磁控溅射设 备 ， 以直径为 ５ ０ Ｉ ｎ ｎ的 ｈ Ｂ Ｎ （ 纯度 为 ９ ９ ． ９ ％） 作 为溅 射靶 材 ， 通入氩 气 （ ９ ９ ． ９ ９ ９ ％） 和氮
氮化硼 （ Ｂ Ｎ） 是应 用非 常 广泛 的半导 体 多功 能材 料 ， 具
有 良好 的物理 和化学性 质 ， 在机 械 、 电子 、 半 导体器 件等领 域
有着重要 的应 用 前景 。Ｂ Ｎ 的硼 原 子 和 氮原 子 是 以 ｓ ｐ ２和
ｓ ｐ ３杂 化 方 式 相 互 作 用 ， Ｂ Ｎ分子在 空 间不 同的堆垛 方式 ， 导
图Ｉ 不 同时 间制 备 的 Ｂ Ｎ薄 膜 红外 光谱
相关 文献报 道 ， 在硅衬底制备 Ｂ Ｎ薄膜 ， ｈ Ｂ Ｎ可能优先 于 其他相成 核 ， ｈ Ｂ Ｎ作 为 生 长 ｏ Ｂ Ｎ 的 过渡 层 存 在 ， 所 以在 ３ ０ ｍ ｉ ｎ 红外 光谱 中 ｈ Ｂ Ｎ相含量 较高 。随着 沉积 时间的增 加 ，
Ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｂ ｉ ａ ｓ（ Ｖ）
Ｒ． Ｆ．ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｆ Ｗ）
本征 Ｓ ｉ （ １ ０ ０ ）
×ｌ Ｏ一 ２ Ｎ 。 ／ Ａ ｒ ＝５ ／ ５ ５
０
１ ５ ０ （ ａ ） ３ ０ ｍｉ ｎ（ ｂ ） ４ ５ ｍｉ ｎ （ Ｃ ） ６ ０ ｍ ｉ ｎ （ ｄ ） ７ ５ ｍｉ ｎ （ ｅ ） ９ ０ ａｉ ｒ ｎ
（ ｏ Ｂ Ｎ ） 相含量增加 。
【 关键词 】 氮化硼薄膜 ； 沉积时 间； 红 外光谱 ； 相转 变 【 基金项 目】 本文为 包头师 范学院青年科技基金项 目“ 正交氮化硼（ ｏ Ｂ Ｎ） 薄膜的制备及相转 变研 究” （ 编号： Ｂ Ｓ Ｙ Ｋ Ｊ ２ ０ １ ４— ３ ２ ） 成
Ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ （ ｃ ｍ）
５
Ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ
Ｂ ａ ｓ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ（ Ｐ ａ ） Ｗｏ ｒ ｋ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ （ Ｐ ａ ） Ｗｏ ｒ ｋ ｇ ａ ｓ（ ｓ ｅ ｅ ｍ）
气（ ９ ９ ． ９ ９ ９ ％） 为工作气体 ， 在本 征单 晶 Ｓ ｉ （ １ ０ ０） 衬 底 上 沉 积 Ｂ Ｎ薄 膜 ， 详 细 实 验 参 数 见表 １ 。
表 ｌ Ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ Ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｈ ＢＮ （ ９ ９ ． ９ ％ ）
峰 ， 此时 Ｂ Ｎ薄膜巾是 ｏ Ｂ Ｎ和 ｈ Ｂ Ｎ的混合 相。 当沉积 时间 达到 ４ ５ ｍ ｉ ｎ的时候 ， 在红外 光谱 １ ５ ２ ５ ｃ ｍ 处 现新 的 ｏ Ｂ Ｎ 吸收峰 ， 表明 Ｂ Ｎ薄膜 中 ｏ Ｂ Ｎ相 的含量增 加 ， 薄膜 中 ｈ Ｂ Ｎ相 逐渐转 变为 ｏ Ｂ Ｎ相结构 。当沉积时间增加到 ９ ０ ｍ ｉ ｎ的时候 ， 从 红 外 光 谱 图 中可 以看 出 ， 由ｈ Ｂ Ｎ相 引起 的 红 外 吸 收 峰 基 本
致 形成不 同的结 构 ， 例如： 立方 氮 化硼 （ ｃ Ｂ Ｎ） 、 六 角氮 化 硼 （ ｈ Ｂ Ｎ） 、 菱 面体氮 化硼 （ ｒ Ｂ Ｎ） …、 六方氮化硼 （ ｗ Ｂ Ｎ） 和正交氮
化 硼（ ｏ Ｂ Ｎ） 等。关 于 Ｂ Ｎ 的文 献 报道 ， 以 ｃ Ｂ Ｎ和 ｈ Ｂ Ｎ为 主， 研究 Ｂ Ｎ其他相结构 的文献较少 ， 本 文利用射频磁控溅 射 方法制备 Ｂ Ｎ薄膜 ， 研究 Ｂ Ｎ相之间 的转 变 ， 探讨 了沉积时 间
ｈ Ｂ Ｎ的 １ ３ ６ ５ ｃ ｍ 吸收峰存在几十个 波数的移动 。当沉 积时
问从 ３ ０ ｍｉ ｎ到 ６ ０ ｍ ｉ ｎ的 时候 ， ｈ Ｂ Ｎ 的 红 外 吸 收 峰 存 在 蓝 移 现 象， 即： １ ３ ６ ５ ｃ ｍ （ ３ ０ ｍｉ ｎ ） － Ｍ３ ７ ０ Ｃ Ｈ Ｉ （ ４ ５ ａ ｒ ｉ ｎ ） ＿ ＋ １ ４ 【 ） （ 】 ｃ ｍ （ ６ ０ ｍ ｉ ｎ ） ， 可能是 高能粒 子 长时 间轰击 薄膜 表面 ， 使 得 薄 膜 内 部 残余 应 力 增 加 ห้องสมุดไป่ตู้ 导 致 红 外 吸 收 峰 向 高 波 数 偏 移 。 当沉 积
２ ０１ ６年 第 １ ５卷 第 ２ ３ 期
沉 积 时 问对 磁 控 溅 射 法
制 备氮 化 硼 薄膜 相 结构 的影 响
口 徐 洋
【 内容摘要 】 利用射频磁控 溅射 方法 ， 以六角氮化硼 （ ｈ Ｂ Ｎ ） 为靶材 ， 在 单晶硅 衬底上 制备氮化硼 （ Ｂ Ｎ ） 薄膜 ， 系统地 研究 了沉积 时间对 Ｂ Ｎ薄膜相结 构的影响。红 外光谱分析 表明 ， 随 着沉积 时间的增加 ， 薄膜中ｈ Ｂ Ｎ相含 量减 少， 正交 氮化 硼
Ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ（ 。 Ｃ ）
室 温
ｓ ｐ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍ ｅ （ ａｉ ｒ ｎ ）
果。
【 作者单位 】 徐洋， 男， 包头师范 学院讲师 ； 研 究方向 ： 薄膜制备
一
、
引言
Ｂ— Ｎ— Ｂ纵 光学 （ Ｌ Ｏ） 弯 曲振 动模 式 引起 的 ８ ３ ８ ｃ ｍ 吸 收
峰， ｈ Ｂ Ｎ相 六 角 平 面 内 的 Ｂ—Ｎ横 光 学 （ Ｔ Ｏ） 伸 缩 振 动 模 式 引 起的 １ ３ ６ ５ ｃ ｍ。吸 收 峰 ， ｏ Ｂ Ｎ 相引起 的 １ １ ８ ０ ｅ ｍ 吸 收