学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

脉冲激光沉积氮化硅薄膜的工艺研究

作　者: 张磊
导　师: 周建
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 脉冲激光沉积 氮化硅薄膜 折射率 工艺
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


氮化硅薄膜是一种具有十分优良的物理化学性质的介质膜,具有优良的化学稳定性,高电阻率,良好的绝缘性和光学性能,广泛地应用于半导体器件、微电子工业、光电子工业和太阳能电池等方面。目前,氮化硅薄膜的制备方法主要有低压化学气相沉积(LPCVD)、脉冲激光沉积(PLD)、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等。脉冲激光沉积(PLD)是近些年来发展起来的先进的薄膜制备技术,与其他方法相比,脉冲激光沉积具有沉积温度低、工艺参数方便调节、污染小、沉积速率相对较高且易制备成分复杂的薄膜等优点,因此,PLD可在较低温度下沉积性能良好的氮化硅薄膜。本论文利用脉冲激光沉积技术,以高纯α-Si3N4为靶材,在不同的氮气压力、基片温度以及脉冲能量下,在p型单晶Si(100)基片上沉积氮化硅薄膜,然后在15Pa高纯N2中于600℃下对沉积的薄膜进行退火处理,用X射线衍射(XRD)对薄膜的结晶质量进行了分析,用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行了表征,利用椭偏膜厚仪对薄膜的膜厚和折射率进行了测试,讨论了氮气压力、基片温度、脉冲能量、退火等条件对PLD制备氮化硅薄膜的影响。实验结果表明,利用PLD技术制备氮化硅薄膜中,氮气压力的升高可以显著改善氮化硅薄膜的表面质量,基片温度对氮化硅薄膜的成分有很大影响,脉冲能量对薄膜的性能也有一定的影响,15Pa N2中600℃退火30min并不能明显改善氮化硅薄膜的质量。本文通过对氮化硅薄膜的结构、成分及表面形貌等的分析,找到了生长氮化硅薄膜的优化工艺,得到了较高质量的氮化硅薄膜。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 氮化硅薄膜的性质及应用  8-11
    1.1.1 氮化硅的晶体结构  8-9
    1.1.2 氮化硅薄膜的基本特性  9
    1.1.3 氮化硅薄膜材料的应用  9-11
  1.2 氮化硅薄膜的制备方法  11-15
    1.2.1 直接氮化法  11
    1.2.2 物理气相沉积  11-13
    1.2.3 化学气相沉积  13-15
  1.3 本课题的研究目的及研究内容  15-16
第2章 PLD技术的原理及研究现状  16-24
  2.1 PLD的发展历程及研究现状  16
  2.2 PLD技术的基本原理  16-21
    2.2.1 激光与靶材相互作用  17-18
    2.2.2 等离子体的定向局部等温绝热膨胀  18-19
    2.2.3 等离子体与基片相互作用成膜  19-21
  2.3 PLD技术的优缺点  21-22
  2.4 PLD技术的应用  22-24
    2.4.1 高温超导薄膜  22
    2.4.2 金刚石和类金刚石薄膜  22
    2.4.3 半导体薄膜  22-23
    2.4.4 铁电薄膜  23-24
第3章 实验方案及表征手段  24-34
  3.1 实验仪器及设备  24-26
  3.2 实验原料准备  26-27
    3.2.1 靶材  26-27
    3.2.2 基片选择及预处理  27
  3.3 实验参数选择  27-29
    3.3.1 氮气分压  27-28
    3.3.2 基片温度  28
    3.3.3 脉冲能量  28
    3.3.4 退火处理  28-29
  3.4 实验工艺流程  29-30
  3.5 实验表征手段  30-34
    3.5.1 X射线衍射分析(XRD)——结构分析  30-31
    3.5.2 扫描电子显微镜(SEM)——形貌分析  31-32
    3.5.3 椭偏光谱仪——膜厚及折射率分析  32-34
第4章 实验结果分析  34-51
  4.1 氮化硅薄膜生长机理研究  34-35
    4.1.1 气相粒子的吸附  34-35
    4.1.2 核的生成与长大  35
    4.1.3 岛的形成与结合  35
  4.2 各工艺参数对氮化硅薄膜性能的影响  35-51
    4.2.1 氮气分压对氮化硅薄膜性能的影响  35-39
    4.2.2 基片温度对氮化硅薄膜性能的影响  39-43
    4.2.3 脉冲能量对氮化硅薄膜性能的影响  43-47
    4.2.4 退火处理对氮化硅薄膜性能的影响  47-51
第5章 结论  51-52
参考文献  52-56
致谢  56

相似论文

  1. 混粉电火花成型机主机系统及工艺试验的研究,TG661
  2. 曲拉精制干酪素褐变因素及工艺优化研究,TS252.5
  3. 面向火箭发动机的数字化装配工艺系统研究与开发,TP391.7
  4. 泽泻和土茯苓的提取工艺与降血尿酸作用研究,R284
  5. 山野菜石参营养成分与品质分析,S647
  6. 再生混凝土多孔砖用骨料及配合比试验研究,TU528
  7. 型染纹样的研究及应用设计,TS193
  8. 再生骨料半干硬性混凝土制备与成型的试验研究,TU528
  9. 1-脱氧野尻霉素合成路线设计及工艺优化研究,TQ463.5
  10. 氟虫酰胺的合成工艺研究,TQ453.2
  11. 还原桃红R的合成工艺研究,TQ616.2
  12. 海水珍珠染色机理及染色工艺优化研究,TS933.23
  13. 凡纳滨对虾加工副产物制备甲壳素、壳聚糖改良工艺的研究,TS254.9
  14. 红曲米在发酵香肠中的应用研究,TS251.65
  15. 废弃氟石膏改性利用及高含氟废水处理研究,X703
  16. 利用作物秸秆制备成型生物质活性炭及纤维板,X712
  17. 诱变选育棉籽粕高效脱毒菌株及其发酵条件筛选研究,S816.6
  18. N-氨甲酰谷氨酸合成及其生理功能研究,R914
  19. 秸秆粪便沼气制肥联产工艺及设备试验研究,S141
  20. 褪黑素的绿色合成方法研究,R914
  21. 掺铁SnO2陶瓷与薄膜的制备研究,TQ174.6

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
© 2012 www.xueweilunwen.com