基于磁控溅射的玻璃衬底上SiC纳米薄膜的制备研究文献综述
2020-04-28 20:30:27
溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下,对阴极靶材表面进行轰击,把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来,被溅射出来的粒子带有一定的动能,沿一定的方向射向基体表面,在基体表面形成镀层。
磁控溅射(Magnetron Sputtering, MS)是由二极溅射基础上发展而来,在靶材表面建立与电场正交磁场,解决了二极溅射 沉积速率低,等离子体离化率低等问题 ,成为目前镀膜工业主要方法之一 。磁控溅射与其它镀膜技术相比具有如下特点:可制备成靶的材料广,几乎所有金属,合金和陶瓷材料都可以制成靶材;在适当条件下多元靶材共溅射方式,可沉积配比精确恒定的合金 ;在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体 ,可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜;通过精确地控制溅射镀膜过程,容易获得均匀的高精度的膜厚;通过离子溅射靶材料物质 由固态直接转变为等离子态,溅射靶的安装不受限制,适合于大容积镀膜室多靶布置设计;溅射镀膜速度快,膜层致密,附着性好等特点,很适合于大批量,高效率工业生产。
SiC 作为一种宽带隙(2.3~3.3 e V)半导体材料,约 930℃的温度下仍能保持低的本征载流子浓度,具有高电流击穿电场(4×106 V/cm),较高的电子饱和漂移速度(2×107 cm/s)和高热导率(4.9 W/(cm·K))等特性及抗辐射能力强,硬度大且化学性能稳定,结实耐磨损。并且 Si C 的禁带宽度为 Si 的 2~3 倍,热导率约为Si 的 4.4 倍,临界击穿电场为 Si 的 8~10 倍,电子的饱和漂移速度为 Si 的 2 倍。因此,SiC 具有宽带隙、高临界击穿电压、高热导率、高载流子饱和漂移速度等特点, 可应用于高温、高频、大功率、光电子和抗辐射器件。近年来的研究表明, SiC 还具有较好的光学及电学特性, 可应用于构造纳米器件方面。SiC 纳米线具有很好的场发射、强烈的蓝光PL发射等电学性能,在高温、高能及高频纳米电子器件方面具有潜在的应用前景。根据半导体材料评估法,SiC性能远优于 Si 材料,仅次于金刚石。这些特性使得SiC在高温、大功率器件的性能优于Si器件.使SiC材料成为替代 Si 材料的理想材料,使其在高温,高频,大功率等方面是一种很有应用前景的新型材料。
近年来SiC薄膜晶体研究是用 MBE(分子束外延)和 CVD(化学气相沉积)法制备,这些方法均需要高温条件,并且成本较高。用磁控溅射方法生长SiC薄膜材料,生长成本低,适于产业化生长需求。因此是一种低温生长的重要方法。本论文将采用磁控溅射制备技术,在玻璃衬底上沉积SiC纳米薄膜,并对SiC薄膜的结晶性,沉积速率,微观形貌进行研究。
{title}
2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1基本内容:2.1.1 使用射频磁控溅射制备技术,以SiC靶材为溅射源,在玻璃衬底上溅射沉积SiC纳米薄膜,研究磁控溅射各参数对薄膜生长的影响。
2.2.2 对SiC薄膜的晶体结构,微观形貌等进行测试研究。
2.2 目标:
研究在射频磁控溅射下不同工艺参数与SiC薄膜生长情况、膜层性能的关系是贯穿本次研究工作的一个重要研究思路。认证地配置各实验参数,进行SiC薄膜的镀制具体的研究。
2.3 技术方案:
通过文献法、实验法、观察法等,以理论加实验分析相结合的方法,利用到学校实验室制备样品加以检验。掌握射频磁控溅射的工作性能,然后通过实验确定离子源的最佳工艺参数。选择最佳的的工艺参数镀制SiC薄膜,最后测试分析膜层的晶体结构、光学特性、微观形貌等性能。
2.4 措施:
2.4.1 加强对射频磁控溅射镀膜的相关专业知识和研究方法的学习。
2.4.2 充分利用图书馆、资料室及电子期刊等网络信息平台,广泛收集、认真阅读国内外文献资料,以便借鉴以往研究成果。
2.4.3 积极认真完成薄膜镀制实验,仔细进行性能测试,严谨记录实验数据,以便进行后期论文撰写。
2.4.4 虚心向指导老师请教,认真撰写、修改论文,努力提高论文质量。
3. 参考文献
[1]叶志镇,王亚东,黄靖云,等[J].真空科学与技术,2000,22:58-56.
[2]ATMAL CORP.ATMEL8- bit Microcontroller AT89C51(ENG)[Z].US, ATMEL, 2000.
[3]吴小昆,杨宇,吴兴惠.Raman测量Ge/Si 多层膜中Ge晶粒尺寸的理论研究[J].红外技术,2001,23(1):15.
[4] HEIDEN, MICHAEL,WALKER, EMILY, NAUMAN, ERIC, STANCIU, LIA. Evolution of novel bioresorbableiron-manganese implant surfaces and their degradation behaviors in vitro[J]. Journalof biomedical materials research, Part A, 2015,(1):36-39.
[5]AHMAD, JAMIL,DESHMUKH, KALIM, HABIB, MUDDASAR, HAGG, MAY BRITT. Influence of TiO2Nanoparticles on the Morphological, Thermal and Solution Properties of PVA/TiO2Nanocomposite Membranes[J]. Arabian journal for science andengineering,2014,(10):45-46.
[6] BREILMANN, MASZL,BENEDIKT, VON KEUDELL. Dynamic of the growth flux at the substrate duringhigh-power pulsed magnetron sputtering (HiPIMS) of titanium[J]. Journal ofPhysics, D. Applied Physics: A Europhysics Journal,2013,(48):89-91.
[7]Tsvetkov VF,Allens T,Kong H S,et al.Recentprogress in SiC:from material growth tocommercial device development [J].Mater SciEng B,1999, 61–62:1.
[8]陈俊芳,王卫乡,刘颂豪,等.氮化硅薄膜的微结构[J].物理学报,1998,47(9):1529–1535.
[9]王昕,何国山,张树霖,等.P型多孔硅的拉曼光谱与结构特征[J].半导体学报,1994, 15(4):248.
[10]夏义本,居建华,戴文琦,等.[100]定向织构生长金刚石薄膜的红外学性能研究[J].人工晶体学报,2000,9(3):229.