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《北京工业大学》 2002年
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β-SiC薄膜的低温沉积及特性研究

王玫  
【摘要】: 被誉为最有潜力的宽禁带半导体材料一SiC,因其具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐射能力强、良好的化学稳定性等优异的特性,被广泛地应用于光电器件、高频大功率、高温电子器件。但由于其过高的制备温度,严重限制了其应用程度。高质量SiC薄膜的低温生长,不仅有利于解决自补偿问题,而且有利于解决薄膜中存在应力和杂质等问题,对SiC薄膜的应用,特别是在微电子器件上的应用非常关键。因此,低温制备高质量SiC薄膜成了倍受关注的重要课题。 在本研究工作中,采用等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、触媒化学气相沉积(Cat-CVD)、射频磁控溅射等制备方法,针对不同方法的特点和工作原理,在单晶Si(100)衬底上,通过改变工艺参数,在低的衬底温度下,得到了高质量的立方SiC(β—SiC)薄膜。在研究工艺参数与低温β—SiC薄膜结构、成分和形貌等关系的基础上,基本探明了β—SiC薄膜低温生长的机制,为建立β—SiC薄膜低温生长模型奠定了基础,并进一步研究了低温β—SiC薄膜的场电子发射特性。 自行设计加工了PECVD系统,在衬底温度为300℃的条件下,制备出β—SiC薄膜,这是目前所见报道的最低温度。首次解决了采用PECVD法低温制备β—SiC薄膜中的含氢问题;同时,采用偏压辅助的技术,进一步解决了薄膜中的含氧问题。 自行设计加工的最近发展起来的Cat-CVD系统,在不加热衬底的条件下,仅通过触媒(热丝)的热辐射,在实际衬底温度低于300℃时,得到了β—SiC薄膜。因此,不仅拓展了Cat-CVD制备技术的应用范围,而且也使得CVD低温制备β—SiC薄膜的工作进入了一个新的阶段。进一步结合衬底预碳化以及对衬底的偏压作用,得到了高质量的纳米β—SiC薄膜。 采用偏压辅助RF溅射法,对低温物理气相沉积SiC薄膜进行了研究,并首次在室温下制备出含有β—SiC构相并以其为主的SIC薄膜。在衬底温度为450℃的条件下,制备出纳米SiC薄膜,这一温度与报道的采用溅射法制备β—SiC薄膜的最低温度(400℃)基本接近。 北京工业大学工学博士学位论文 一 对氢气和衬底负偏压在B七 薄膜低温沉积中的作用进行了研 究,发现合适比例的氢气及相应的衬底负偏压,是低温制备上七 C 薄膜必须的条件。 在对卜SIC场电子进行理论研究基础上,比较测量的结果,表 明低温B七 薄膜具有优异的场电子发射特性。 最后,对本研究工作进行了总结,并展望了低温高质量p七 薄膜的应用前景。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB43

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马彬;基于三维镍结构防热涂层的制备及表征[D];哈尔滨工业大学;2010年
【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马彬;基于三维镍结构防热涂层的制备及表征[D];哈尔滨工业大学;2010年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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