适用于高频SAW器件的h-BN/diamond多层膜结构薄膜的制备与研究

摘要

声表面波(SAW)技术是二十世纪60年代末发展起来的一种新兴的高新技术，它是声学、光学和电子学相结合的一门边缘学科。h-BN属于六方晶系，是一种性能优异，极具发展潜力和广泛应用前景的新型宽带半导体材料，具有高声波传输速率和优良的光学性能，因此可作为SAW器件中合适的压电薄膜。据此提出“h-BN/Diamond”多层薄膜结构，来优化SAW器件的“压电薄膜/高声速材料”多层膜结构。
　　 本文采用的是射频磁控溅射法分别在硅衬底和金刚石衬底上通过改变工艺参数沉积了一系列氮化硼薄膜，并用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析研究薄膜的结构特性。实验结果表明：所沉积的薄膜均为六方氮化硼薄膜；衬底温度为400℃左右，过低或过高都不利于h-BN的沉积：溅射功率：200-240W之间，功率过小，薄膜沉积速度慢，过大则会导致反溅射，都不利于薄膜的形成；衬底偏压为100V左右，偏压过小，成膜的速度慢，且不利于提高薄膜的纯度，而偏压过大，导致荷能粒子对正在成膜的衬底表面轰击过强，产生反溅射，也不利于薄膜的形成；工作压强为1.2Pa～1.6Pa，在这个范围内不仅薄膜沉积的速度比较理想，而且能使薄膜呈二维生长，有利于降低表面粗糙度；氮氩比为9：3左右，氮气含量在20％到25％时是最有利于形成h-BN薄膜的。通过对沉积的薄膜进行FTIR和SEM分析发现：h-BN薄膜的颗粒比较均匀、表面比较平整、能够成片且紧凑的黏附在金刚石薄膜的表面，因此，可在金刚石衬底上沉积六方氮化硼薄膜形成“h-BN/Diamond”的多层薄膜结构，来制备优质SAW器件。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 金刚石/压电薄膜/IDT多层膜高频SAW器件

1.2.1 金刚石/压电薄膜/IDT高频SAW器件的原理和结构

1.2.2 SAW器件的h-BN薄膜/Diamond多层膜结构

1.3 国内外研究现状

1.4 本论文结构及其研究内容

第二章 氮化硼的特性与溅射工艺

2.1 氮化硼的结构与性质

2.1.1 立方氮化硼的性质和应用

2.1.2 六方氮化硼的性质与应用

2.1.3 菱形氮化硼的性质

2.1.4 纤锌矿氮化硼的性质

2.2 制备氮化硼薄膜的溅射工艺原理

2.2.1 溅射的基本原理

2.2.2 辉光放电

2.2.3 磁控溅射

2.2.4 射频溅射的特点

2.2.5 溅射参量

2.2.6 溅射技术沉积薄膜的形成过程

第三章 氮化硼薄膜的制备工艺及其表征手段

3.1 氮化硼氮化硼薄膜的制备工艺

3.1.1 射频磁控溅射系统

3.1.2 衬底的清洗

3.1.3 样品制备

3.2 氮化硼薄膜的表征手段

3.2.1 傅里叶红外吸收光谱仪(FTIR)

3.2.2 扫描电镜(SEM)

第四章 硅衬底上沉积氮化硼薄膜结构特性的研究

4.1 衬底温度对沉积BN薄膜的影响

4.2 溅射功率对沉积BN薄膜的影响

4.3 衬底负偏压对沉积BN薄膜的影响

4.4 工作压强对沉积BN薄膜的影响

4.5 氮气分压比对沉积BN薄膜的影响

4.6 总结

第五章 金刚石衬底上沉积BN薄膜结构特性的研究

5.1 金刚石的结构与性质

5.2 金刚石衬底上沉积BN薄膜

第六章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢