1. 研究目的与意义（文献综述）

目前，许多具有特殊功能的先进材料正在不断出现，然而，因为工作环境的限制，他们之中的很多得不到广泛利用。新型的薄膜与涂层通过隔绝不利因素，能够解决这一限制。
SiC薄膜是一种优异的宽禁带半导体材料，具有良好的高温机械性能与化学稳定性，Si3N4薄膜是一种介电材料，通常用于微电子器件的电绝缘层或扩散阻碍层[1]。SiCN 是一种新型硅，碳，氮三元化合物半导体材料，融合了 SiC 与 Si3N4优良电学，光学，热学与机械性能。SiCN 具有复杂的相结构，其中含有 Si-C，Si-N，C-N 等化学键；随着其中各元素的成分与分布的变化，SiCN 的结构与性能会发生很大的改变，这有助于人为设计所需的性能。在硅衬底上沉积 SiCN 薄膜成本低，能有效地保护硅基电子器件，能应用于微机电系统（MEMS）中，此外，SiCN 薄膜的生物相容性远比 Si 优异，这对于植入性电子器件是至关重要的[2]。上述这些特点使得 SiCN 有很大的研究意义。
近年来，人们采用了多种物理，化学方法制备了 SiCN 薄膜。化学气相沉积法（CVD）中，最常见的是等离子体化学气相沉积法（PECVD)，其反应气体包括六甲基二氮硅烷（HMDS）[3–5]，苯基三甲基硅烷（TMphS）[6]等单前驱体气体与SiH4/CH4/N2等多前驱体气体[7]。其他方法还有以SiH4/CH4/H2/N2为反应气体的电子回旋共振化学气相沉积（ECR-CVD）[8,9]；以六甲基二氮硅烷（HMDS）[10]或SiH4/CH4/H2/N2[10,11]为反应气体的热丝化学气相沉积（HWCVD）。物理方法，例如磁控溅射法（MS)[12–14]，脉冲激光沉积法（PLD）[15]也被用来制备 SiCN 薄膜。研究表明，气体种类，流量，组分，反应温度，压强等因素均会影响 SiCN 薄膜的结构与性能；物理方法和化学方法制备出的 SiCN薄膜大部分为非晶态，少部分为晶体，但无论是晶态的还是非晶态的SiCN化合物都体现出折射率高，光学透 明度好，禁带宽度宽，硬度高，摩擦系数低，绝缘性好和化学稳定性高等优良性质。
激光化学气相沉积技术（LCVD）利用激光的高能量密度以及良好的相干性能，强化化学气相沉积技术制膜过程，极大提高了反应速率和薄膜质量。沉积出来的薄膜具有杂质低，致密，结晶度高的特点，机械性能与块体类似。[16]由于激光能量密度非常高且集中，LCVD的沉积速度远远快于传统CVD，还能精准地沉积在衬底的特定区域内，如高为几毫米宽仅几微米长的图案,又深又窄的沟槽和小孔的填充等，而这些用其它技术来加工非常困难。LCVD目前已经被用与制备多种不同结构的薄膜[17–20]，然而用LCVD制备SiCN的研究不如其他材料丰富[21]，而且SiCN薄膜的生长过程和机理还不清楚。因为SiCN的制备过程中涉及Si，C，N甚至还有O和H，涉及的基元是目前薄膜制备中最为复杂的。因此研究用LCVD制备SiCN薄膜十分必要。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容：
1.以sicl4，ch4，h2，n2为原料，利用激光cvd技术在si基板上沉积sicn薄膜。
2.在不同的气体配比，流量下沉积sicn薄膜。
3.在不同的温度，压强下沉积sicn薄膜。
4.对制备的sicn薄膜利用xrd, fesem, afm, raman, tem等手段进行材料表征并分析。
研究目标：
1.探究适合sicn薄膜生长的气体配比，流量。
2.探究不同温度和压强对sicn薄膜的生长的影响，阐述激光化学气相沉积sicn薄膜的生长机理。
3.探究硅基板上适合生长不同结构sicn薄膜的条件，并对sicn薄膜的缺陷和质量进行表征。
4.采用不同材料测试手段对sicn薄膜的择优取向，面内取向，厚度，表面形貌和粗糙度进行表征。
拟采用的技术方案及措施：

用激光化学气相沉积（lcvd）技术制备sicn薄膜。将（100）单晶si基板分别用丙酮，酒精和去离子水超声清洗，然后干燥，放入系统真空室。激光通过石英玻璃窗口，经过光学透镜投射覆盖在基板上，激光的功率定为100w，沉积温度由热电偶计与高温计测出，基板温度分布由热像照相机测出。参与实验气体的组成与流量为sicl4：40sccm，ch4：20sccm，h2：60sccm，n2；分别在1673±200k，200-4000pa的温度，压强条件下进行实验；沉积时间暂定为60s。

sicn薄膜由xrd, fesem, afm, raman, tem等手段进行材料表征并分析，沉积速率由薄膜厚度与沉积时间计算得出。

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

第3－9周：在硅基板上制备sicn薄膜薄膜，研究不同温度和压强对sicn薄膜的生长的影响，并结合测试手段及时对其结构进行表征表征和分析；

第10－13周：研究不同沉积时间对sicn薄膜结构的影响，完成该部分后，结合相关理论对生长机理进行阐述；

4. 参考文献（12篇以上）

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