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立方氮化硼薄膜沉积过程的相变研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.1[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京工业大学应用数理学院,北京100022, [2]北京工业大学材料学院,北京100022
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:60376007)资助的课题.
中文摘要:

从能量和结构两个角度分析了BN四种相的转变过程,以及杂质和缺陷对立方氮化硼(c—BN)薄膜制备的影响.研究了从六角氮化硼(h-BN)到c—BN转变的一个可能的过程,即h—BN→菱形氮化硼(r.BN)→c—BN过程.对纯的h-BN到r-BN的转变需要克服一个很高的能量势垒,在实验室条件下很难能够提供能量来越过这个势垒.而从r-BN到c—BN的转变只需要克服一个很低的能量势垒.这个能量势垒要低于从h-BN到纤锌矿氮化硼(w—BN)转变所需要克服的能量势垒.c—BN薄膜的制备过程中,薄膜在高能粒子轰击下,会产生大量的缺陷,这些缺陷对立方相的形成起到了重要的作用,缺陷和杂质的存在大大降低了从h-BN到r-BN转变的能量势垒.根据这个理论模型,在两步法制备c—BN薄膜的基础上,调整实验参数,形成三步法制备高质量c—BN薄膜.主要研究了三步法中第一步的时间和衬底负偏压对c—BN薄膜制备的影响,找到合适的沉积时间和衬底负偏压分别为5min和-180V.采用三步法制备薄膜,可以重复得到高立方相体积分数(立方相体积分数超过80%)的BN薄膜,并且实验重复性达到70%以上.

英文摘要:

Phase transitions between the polytypes of boron nitride and the influence of defect and impurity on preparation of c-BN thin film are studied from energy and structure aspects. A pathway from h-BN to c-BN is analysed, namely: h-BN → r-BN → c-BN. The transformation from h-BN to c-BN is more difficult than that from r-BN to c-BN. The energy barrier is very high in direct transformation from h-BN to c-BN, but it is very low from r-BN to c-BN. In fact, defects and impurities in c-BN thin films may favorably drive the transformation from h-BN to c-BN. Defects and impurities can reduce the energy barrier for the transformation sufficiently enough for it to proceed under conditions obtainable in common laboratories. Based on the theoreticd model, we developed a new method to prepare c-BN thin film (three-step method). The effect of time and substrate bias voltage on the first step of preparation of c-BN thin film is investigated. The study proves that 5 min and - 180V is very favorable. The c-BN thin film that content with cubic phase exceeding 80% can be repeatedly prepared using the three-step method. Results of experiments accord with the theoreticat model very well.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876