【摘要】：硅碳氮(SiCN)作為一種帶隙在2.86～5.0 eV范圍內(nèi)可調(diào)的寬禁帶半導(dǎo)體材料,可應(yīng)用于藍(lán)光或紫外光光電器件。大部分方法所制備的SiCN薄膜都是非晶的,雖然也有硅碳氮(SiCN)晶體材料的報(bào)道。為了提高SiCN薄膜的結(jié)晶度、有效地控制薄膜的組分、探討薄膜的生長機(jī)制,科學(xué)家們嘗試著用更多的方法來制備SiCN薄膜。首先,本文提出了一種制備SiCN晶體薄膜的新方法:利用化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng),通過恒定源擴(kuò)散的方法,在碳化過的Si(111)襯底上成功制備了 SiCN晶體薄膜。然后,基于特殊的組分結(jié)構(gòu),將SiCN晶體薄膜作為緩沖層來提高Si基3C-SiC的晶體質(zhì)量。最后,通過熱擴(kuò)散過程,在Si(111)襯底上制備了 SiCN晶體薄膜。取得的成果如下:(1)利用化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng),通過恒定源擴(kuò)散方法,在碳化過的Si(111)襯底上制備了具有與3C-SiC相同晶體結(jié)構(gòu)的SiCN晶體薄膜。利用XPS深度剖析,表征了SiCN晶體薄膜的組分結(jié)構(gòu):SiCN薄膜由元素硅和SiC1-χNχ合金組成,而SiC1-χNχ合金中的C、N元素可以相互替換。利用恒定源擴(kuò)散模型對SiCN薄膜的元素分布進(jìn)行擬合,證實(shí)了SiCN薄膜是由C、N原子在硅襯底中熱擴(kuò)散所形成的。此SiCN薄膜的形成方法是SiCN晶體薄膜制造技術(shù)的一個(gè)重要的補(bǔ)充。(2)利用化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng),在SiCN緩沖層上首次成功外延了3C-SiC薄膜,并證實(shí)了 SiCN緩沖層能有效地提高外延3C-SiC薄膜的晶體質(zhì)量。進(jìn)一步揭示了 SiCN緩沖層在高溫外延3C-SiC過程中的演化規(guī)律:在高溫外延3C-SiC的過程中,SiCN緩沖層由原位形成的SiCN薄膜演變成SiC1-χNχ合金層和SiCN復(fù)合層。由SiC1-χNΧ合金層和SiCN復(fù)合層構(gòu)成的SiCN緩沖層能有效地調(diào)節(jié)SiC和Si襯底之間的晶格失配,促進(jìn)高質(zhì)量3C-SiC(111)的生長。(3)SiCN緩沖層上的3C-SiC的晶體質(zhì)量、薄膜表面形貌以及晶體中的應(yīng)力隨3C-SiC的生長時(shí)間的演化規(guī)律:隨著SiC薄膜生長時(shí)間的增加,薄膜的結(jié)晶質(zhì)量有所提高;薄膜的表面粗糙度(RMS)從34.28 nm減少到21.33 nm;薄膜從面內(nèi)雙軸壓應(yīng)變狀態(tài)轉(zhuǎn)換到面內(nèi)雙軸張應(yīng)變狀態(tài)。在SiCN緩沖層上外延的3C-SiC薄膜,SiC層與SiC1-χNχ合金層之間存在微小的晶格失配而在3C-SiC中產(chǎn)生面內(nèi)壓應(yīng)力,使得薄膜隨著生長時(shí)間的增加從面內(nèi)雙軸壓應(yīng)變狀態(tài)轉(zhuǎn)換到面內(nèi)雙軸張應(yīng)變狀態(tài),從而能有效地減少面內(nèi)雙軸張應(yīng)力。(4)通過熱擴(kuò)散過程,在Si(111)襯底上制備了具有與6H-SiC相同晶體結(jié)構(gòu)的SiCN晶體薄膜,可分為SiC1-χNχ合金層和SiCN復(fù)合層。擴(kuò)散模型的擬合可知,SiCN晶體薄膜中的SiCN復(fù)合層主要由C、N原子在硅襯底中熱擴(kuò)散所形成的,SiC1-χNχ合金層由SiCN復(fù)合層中的N向外擴(kuò)散、C原子繼續(xù)向里擴(kuò)散所形成的。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.2;TB383.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 師慶華;;具有增強(qiáng)對比度層的Y_2O_3Eu透明CRT薄膜屏[J];發(fā)光快報(bào);1987年03期

2 R.Swanepoel;鐘國林;;僅由波長測量來確定薄膜的折射率和厚度[J];國外計(jì)量;1987年01期

3 Keiko Kushida,陳煥林;c軸取向PbTiO_3薄膜的壓電效應(yīng)[J];壓電與聲光;1988年02期

4 萬德銳;盧玉村;曾家玉;馮健清;;薄膜斷面微觀結(jié)構(gòu)的掃描電鏡觀察[J];電子顯微學(xué)報(bào);1988年02期

5 吳紹吟;;透明絕熱薄膜[J];廣東化工;1988年04期

6 同舟;;汽車用安全玻璃[J];建材工業(yè)信息;1988年07期

7 ;革新與發(fā)明[J];今日科技;1988年02期

8 倪家生;;國外聚氟乙烯薄膜的加工技術(shù)[J];浙江化工;1989年02期

9 Т.Н.ШУШНОВА,王建榮;帶薄膜層的合纖絲織物連接強(qiáng)力的預(yù)測[J];國外紡織技術(shù);1999年02期

10 張德勝,顧瑛,韓孝勇,孫懷安,華桂芳;“金屬薄膜層附著性”試驗(yàn)方法[J];微電子技術(shù);2000年01期

相關(guān)會議論文 前4條

1 張平;馬瑞麗;陸軍;;(Polymer/LDuHs)_n組裝超薄膜層周期的小角XRD研究[A];中國晶體學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會暨會員代表大會論文摘要集——多晶（粉晶）衍射分會[C];2016年

2 李政杰;呂偉;李寶華;康飛宇;楊全紅;;片狀錫在石墨烯薄膜層間納米空間的限域制備及其電化學(xué)性能研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第30分會：低維碳材料[C];2014年

3 張向軍;;近壁面納米液晶薄膜層的粘彈性行為與邊界潤滑[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統(tǒng)與加工制備中的力學(xué)問題研討會摘要集[C];2010年

4 徐彥;王培棟;葉謙;;柔性熱防護(hù)層合薄膜的熱致褶皺數(shù)值仿真研究[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 張乃千;薄膜織物變身“防化服”[N];中國國防報(bào);2017年

2 ;液用高穩(wěn)定高阻隔復(fù)合軟包裝[N];中國包裝報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 何曉龍;Si基SiCN晶體薄膜的制備研究[D];南京大學(xué);2018年

2 吳智;BMT/PZT異質(zhì)疊層薄膜的制備及性能研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

3 李潤潤;鈣基介質(zhì)薄膜的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

4 費(fèi)晨曦;新型高k柵介質(zhì)La_xAl_yO薄膜的制備與性能研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

5 李恩;幾種層狀硫族化合物薄膜的外延生長與物性研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所);2018年

6 單俊杰;二硫化鉬薄膜及其光電器件的制備和性質(zhì)研究[D];長春理工大學(xué);2018年

7 郭新華;溶膠—凝膠法制備銅鋅錫硫族薄膜及其光學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

8 馮玉;BiFeO_3薄膜的應(yīng)變調(diào)控與超薄膜生長[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所);2017年

9 董宇晨;銅錫硫薄膜材料與光伏器件的研究[D];華東師范大學(xué);2017年

10 李寧;MoSe_x和WS_2薄膜的制備及其性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊士菊;B位低價(jià)元素?fù)诫sBiFeO_3薄膜的制備與性能研究[D];山東建筑大學(xué);2018年

2 劉細(xì)妹;ZnO-TCO薄膜的制備及摻雜性能的研究[D];景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院;2015年

3 何一丹;有機(jī)—無機(jī)層狀類鈣鈦礦薄膜的制備與光學(xué)性能研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

4 李展;MoS_2薄膜的制備及其光學(xué)性能研究[D];西北大學(xué);2018年

5 李少方;磁控濺射法制備氧化鎵薄膜及其光電性質(zhì)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 王磊;二維MoS_2的CVD法制備及其性能研究[D];華南理工大學(xué);2018年

7 梁嬌嬌;基于熱延遲熒光材料和薄膜封裝的有機(jī)電致發(fā)光器件的研究[D];蘇州大學(xué);2018年

8 曹棟;反應(yīng)磁控濺射沉積多層TiN/Ti薄膜和梯度TiN薄膜及其耐磨性能研究[D];東北大學(xué);2015年

9 郭鑫;激光誘導(dǎo)薄膜的熱致?lián)p傷分析與仿真[D];西安工業(yè)大學(xué);2018年

10 張德強(qiáng);溶膠凝膠法制備PMNT薄膜及性能研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2018年

，

本文編號：2663062