本文關(guān)鍵詞：氮化硅透明光學(xué)薄膜的制備與特性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氮化硅材料具備許多優(yōu)異的性能,如高熔點、高硬度、強穩(wěn)定性、低膨脹系數(shù)、良導(dǎo)熱性、強抗熱震性及優(yōu)良的光學(xué)性能等,氮化硅塊體材料及其薄膜能廣泛應(yīng)用于光電子、微電子、機械加工、化學(xué)工業(yè)、太陽能電池、航空航天及集成電路等行業(yè)�；诟鞣N微球、微盤和微環(huán)式的回音壁諧振(WGM)傳感器由于具有高靈敏度、無標(biāo)記等顯著特點,在生物、化學(xué)傳感和檢測領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的回音壁諧振微腔是采用半導(dǎo)體工藝在硅基二氧化硅材料上形成微結(jié)構(gòu),然后通過CO2激光進(jìn)行回流熱處理得到微腔。這種基于二氧化硅材料的微腔的品質(zhì)因子(Q值)高達(dá)108,如果能夠采用高折射率和低吸收的薄膜材料制備微腔,則有望進(jìn)一步提高其品質(zhì)因子,從而提高傳感靈敏度。在滿足半導(dǎo)體工藝兼容的條件下,折射率高達(dá)2.0左右的氮化硅透明薄膜是一種制備諧振微腔的理想材料。 本文主要研究不同濺射工藝與氮化硅薄膜成分、微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能之間的關(guān)系,并基于此獲得最佳性能的氮化硅薄膜制備工藝,即近紅外波段透過率盡可能高的、折射率在2.0左右、膜厚在2μm以上的近紅外透明的氮化硅薄膜。 本課題中氮化硅薄膜的制備方法為射頻磁控濺射,基于此方法制備不同工藝條件的薄膜試樣,對以上試樣進(jìn)行橢偏儀、分光光度計等光學(xué)性能的測試以確定最佳工藝參數(shù),然后通過XRD、SEM、FTIR、EPMA等測試手段來研究其微觀結(jié)構(gòu)、成分及表面形貌,建立氮化硅薄膜制備工藝與微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能之間的關(guān)聯(lián)。 研究結(jié)果表明,在本實驗室鍍膜機上制備符合要求的氮化硅薄膜的最佳鍍膜工藝為Ar/N2流量比為1：1,氣壓為0.01～0.02mbar。在濺射功率與濺射時間均相同的情況下,同一Ar/N2流量比時氮化硅薄膜試樣的折射率隨氣壓的升高均呈現(xiàn)依次增大的趨勢。透過率隨氣壓的升高而依次增大。薄膜為非晶態(tài)。熱處理后未出現(xiàn)結(jié)晶態(tài)。隨著氣壓的增加,Si-N鍵的特征峰譜強度依次明顯減弱。600℃的高溫?zé)崽幚砗蟊∧そY(jié)構(gòu)中的微觀團聚物表面變得光滑致密,但與此同時團聚物之間的縫隙變大出現(xiàn)一些大的溝道及孔洞；FTIR測試結(jié)果表明,氮化硅薄膜試樣經(jīng)400℃熱處理后,“H20峰”(1400～800cm-1)消失、Si-N鍵主峰強度明顯減弱,說明熱處理后薄膜厚度減小,致密度在一定程度上提高。氮化硅薄膜試樣經(jīng)700℃的高溫?zé)崽幚砗?“H20峰”消失且Si-N鍵振動峰紅移。
【關(guān)鍵詞】：氮化硅薄膜 射頻濺射 光學(xué)性能 FTIR EPMA
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TB383.2;O613.72
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 氮化硅的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用11-14
• 1.2.1 氮化硅的基本結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 氮化硅的基本性質(zhì)12-13
• 1.2.3 氮化硅的主要應(yīng)用13-14
• 1.3 氮化硅薄膜的制備途徑14-24
• 1.3.1 直接氮化法14-15
• 1.3.2 化學(xué)氣相沉積法15-16
• 1.3.3 物理氣相沉積法16-24
• 1.4 本文的技術(shù)研究背景及內(nèi)容24-25
• 1.5 本章小結(jié)25-26
• 第2章 氮化硅薄膜的檢測方法26-36
• 2.1 氮化硅薄膜的光學(xué)性能表征26-29
• 2.1.1 橢圓偏振儀26-27
• 2.1.2 紫外可見光分光光度計27-29
• 2.2 氮化硅薄膜結(jié)構(gòu)的表征29-32
• 2.2.1 X射線衍射儀29-30
• 2.2.2 傅里葉變換紅外光譜儀30-32
• 2.3 氮化硅薄膜成分的表征32-34
• 2.4 氮化硅薄膜形貌的表征34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 實驗方案及表征手段36-44
• 3.1 實驗研究路線36
• 3.2 實驗儀器與設(shè)備36-39
• 3.3 實驗材料39
• 3.4 實驗表征手段39-43
• 3.4.1 氮化硅薄膜光學(xué)性能的表征40-42
• 3.4.2 氮化硅薄膜結(jié)構(gòu)的表征42
• 3.4.3 氮化硅薄膜成分的表征42-43
• 3.4.4 氮化硅薄膜表面形貌的表征43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 氮化硅薄膜的性能研究44-54
• 4.1 氮化硅薄膜的光學(xué)性能分析44-48
• 4.1.1 折射率隨氣壓的變化趨勢分析44-46
• 4.1.2 折射率隨功率的變化趨勢分析46
• 4.1.3 透過率隨氣壓的變化趨勢分析46-47
• 4.1.4 TFC膜系設(shè)計軟件模擬與實測氮化硅薄膜透過率的比較47-48
• 4.2 氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)分析48-49
• 4.2.1 X射線衍射分析48-49
• 4.2.3 FTIR傅里葉變換紅外光譜分析49
• 4.3 氮化硅薄膜的成分分析49-50
• 4.4 氮化硅薄膜的表面形貌分析50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 熱處理對氮化硅薄膜相關(guān)性能的影響54-60
• 5.1 熱處理對氮化硅薄膜光學(xué)性能的影響54-56
• 5.2 熱處理對本文氮化硅薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響56-58
• 5.2.1 熱處理后的X射線衍射分析56
• 5.2.2 熱處理后的FTIR傅里葉變換紅外光譜測試56-58
• 5.3 熱處理對氮化硅薄膜表面形貌的影響58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第6章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋文燕;崔虎;劉正堂;馮麗萍;;提高藍(lán)寶石高溫強度和紅外透過率的鍍膜法研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2006年05期

2 柳聰;蔣亞東;黎威志;;真空退火對低頻PECVD氮化硅薄膜性能的影響[J];半導(dǎo)體光電;2012年01期

3 孫科沸;李子全;李鑫;;襯底溫度對射頻磁控濺射制備氮化硅薄膜的影響[J];半導(dǎo)體技術(shù);2007年06期

4 葉小琴,許穎,李艷,顧雅華,周宏余,王文靜;PECVD沉積氮化硅薄膜在退火過程中的特性變化及在太陽電池中的應(yīng)用[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年02期

5 葛其明;劉學(xué)建;黃智勇;黃莉萍;;LPCVD氮化硅薄膜的化學(xué)組成[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2006年02期

6 余建;;IC制造中氮化硅薄膜的制備方法[J];常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2009年01期

7 王奇;趙湛;曾歡歡;方震;張博軍;;基于氮化硅的壓力傳感器以及算法補償[J];電子器件;2006年03期

8 陳玉武;郝秋艷;劉彩池;王立建;孫海知;趙建國;;快速熱處理對PECVD氮化硅薄膜性能的影響[J];光電子.激光;2008年10期

9 吳先球,陳俊芳,熊予瑩,吳開華,任兆杏;ECR-PECVD制備氮化硅薄膜的鍵態(tài)結(jié)構(gòu)[J];功能材料;2003年01期

10 魯濤;辛煜;吳雪梅;;ECR-CVD方法生長a-SiN_x:H薄膜的研究[J];功能材料與器件學(xué)報;2006年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 丁萬昱;微波ECR磁控濺射制備超薄a-SiN_x薄膜及其特性研究[D];大連理工大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 高峰;磁控濺射法制備氮化硅薄膜及其性能研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

2 張磊;脈沖激光沉積氮化硅薄膜的工藝研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

3 王曉泉;太陽電池用氮化硅薄膜及氫鈍化研究[D];浙江大學(xué);2003年

  本文關(guān)鍵詞：氮化硅透明光學(xué)薄膜的制備與特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：266276