立方氮化硼薄膜的制备及研究

2014-10-25 王明娥 大连理工大学材料科学与工程学院

  经过技艺进行对比,参观考察了过度层在下降万立米氮化硼pe膜内压力比领域的能力,并论述了pe膜的热学的能力。后果出现B-C-N 四元过度层的加可以有效地下降了pe膜内压力比。X 电子束光电产品子能谱后果出现在B-C-N 四元过度层内演变成了成份的正在逐步转变 ,与此同时各要素间杂化成键。过度层的加会让在硅片基低上顺利完成备制了的能力相对稳定的万立米氮化硼厚膜。   万万万万立米米氮化硼(c-BN) 与金刚石像,是集不少市场大的耐腐蚀性于满身的超硬建材。这耐腐蚀性,如高对抗强度、宽带网隙、高内阻率、高烧不退动态平衡性和高化学式动态平衡性等,会使它在不少科技域有广大的使用未来趋势。万万万万立米米氮化硼塑料塑料pe膜的某个极其有就业前景的使用科技域是是各式耐磨涂覆部分的外表明安全防护网涂覆,如磨削设备的外表明涂覆。这就是想要万万万万立米米氮化硼涂覆有着一些的层厚,如达标μm级。而在万万万万立米米氮化硼塑料塑料pe膜的制取时中积累更多的很高的内地压力比应变比,会使万万万万立米米氮化硼厚膜的制取不易控制。在各式万万万万立米米氮化硼塑料塑料pe膜的制取技术设备中,居多是想要有着一些养分的荷能亚铁阴阳离子轰击,若想充分满足万万万万立米米氮化硼形核和种植的标准。在这种荷能亚铁阴阳离子的轰击将不宜解决的受到很高的压地压力比应变比及塑料塑料pe膜内地压力比应变比,继而导致涂覆在种植时中与基低剥落。需紧紧围绕塑料塑料pe膜内地压力比应变比与膜基根据力该内部矛盾做的钻研较多。减轻万万万万立米米氮化硼塑料塑料pe膜内地压力比应变比的的办法关键涉及到:较高温度沉淀法,2步处里法,加3、种种元素,如一些的O,H,Si,及加均值接合层等。加的均值接合层涉及到:h-BN 缓冲区层,BNx层,及恩贝益B-C-N 层等。表中决定恩贝益B-C-N 塑料塑料pe膜是接合层有着较佳的体验,诱因有二:其四是建成的中间的层有着便宜的对抗强度;其八接合层与万万万万立米米氮化硼塑料塑料pe膜应该建成有效成分上的渐变色。   文中使用优化层工艺,在硅片上先基性岩状三块BC-N 优化层,再基性岩状c-BN 层,更有效地减低透明膜内弯曲应力,推动了c-BN 厚膜的分离纯化。同一时间,文中也对透明膜的格局、材质、界面的情况和奈米抗拉强度做好了分析方法。

1、实验

  实验中薄膜样品是采用射频反应磁控溅射系统制备的。薄膜沉积以六方氮化硼( h-BN) 和石墨为靶材,氩气、氮气为工作气体,基底材料为Si(100) 。沉积过程中选择优化的温度(500 ~400℃)和气体分压(0.13 Pa) ,h-BN 靶射频功率密度9.6W/cm2。基片台连接直流负偏压电源。基片经过严格的清洗放置于真空室中,在真空度达到5 × 10-3Pa 后,通入氩气。薄膜沉积前,分别对基片台和靶进行清洗和预溅射。预溅射完成后,进行过渡层及膜层的沉积。首先以h-BN 靶和C 靶共同溅射,在纯氩气气氛中,制备出一定厚度的B-C-N 三元过渡层。随后通入氮气,并逐渐增加氮气流量(1mL /min /step) 和降低C 靶功率(20 W/step) ,制备梯度过渡层。最后关掉碳靶,以h-BN 靶材在氮气氩气气氛中制备c-BN 层。具体的参数变化过程如图1 所示。为了验证过渡层的添加对薄膜内应力的作用,首先制备了一组添加过渡层和无添加过渡层的c-BN 薄膜样品,膜厚均为600 nm。之后采用过渡层技术制备了不同厚度的薄膜,考察了其力学性能随膜厚的变化。薄膜的膜厚通过观察薄膜断面扫描照片得到。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR) 、X 射线光电子能谱(XPS) 、原子力显微镜(AFM) 以及纳米压痕(nano-indentation) 等测试,对薄膜的内应力、键结构、化学组分、表面形貌以及力学性能进行了表征。

B-C-N 梯度过渡层沉积工艺示意图

图1 B-C-N 均值接合层积累工艺设备提醒图

3、结论

  今天选择B-C-N 分层层工艺在硅片上非常成功备制了c-BN 厚膜( 1.8 μm) ,其奈米洛氏氏硬度达42 GPa。经由FTIR 估量了溥膜的万立方相含锌量和内承载力的转变 。实验英文验证分层层在影响溥膜内承载力个方面有相关系数功能。分层层的更改让溥膜采集体系的化学成分和洛氏氏硬度产生 系数转变 ,让溥膜内承载力取得增加。