磁控濺射制備氮化銅薄膜及其摻雜研究.pdf

1、Cu3N薄膜是一種以共價(jià)鍵結(jié)合的亞穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體材料，具有熱分解溫度低、電阻率高、在紅外和可見(jiàn)光波段反射率低等特點(diǎn)，成為近年來(lái)光存儲(chǔ)和微電子半導(dǎo)體等領(lǐng)域中備受矚目的新型應(yīng)用材料。Cu3N晶體為反三氧化錸(anti-ReO3)型簡(jiǎn)立方結(jié)構(gòu)，由于Cu原子并未占據(jù)Cu3N晶胞的體心位置，其它原子填充到其體心空位，將引起薄膜光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的顯著變化。
　　本論文采用反應(yīng)直流磁控濺射法在不同氮?dú)饬髁肯轮苽淞薈u3N薄膜，采用磁控雙靶反應(yīng)共濺射法

2、制備了Ni摻雜的Cu3N薄膜。用XRD、EDS、SEM、UV-VIS、表面輪廓儀、四探針和顯微硬度儀等現(xiàn)代材料分析技術(shù)，研究了氮?dú)饬髁亢蚇i摻雜對(duì)Cu3N薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明:
　　(1)氮?dú)饬髁康母淖冇绊懥薈u3N薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和擇優(yōu)生長(zhǎng)取向。當(dāng)?shù)獨(dú)饬髁吭龈邥r(shí)，薄膜由Cu3N(111)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)?100)面擇優(yōu)生長(zhǎng)；薄膜的沉積速率在氮?dú)饬髁繛?5sccm時(shí)有極大值，電阻率隨流量的增長(zhǎng)呈U型變化，顯微硬度也受到一

3、定影響。實(shí)驗(yàn)表明，5～10sccm的氮?dú)饬髁渴巧L(zhǎng)良好擇優(yōu)取向Cu3N薄膜的最適宜流量條件。
　　(2)Ni的摻入并未影響Cu3N薄膜晶體結(jié)構(gòu)和沿(111)晶面的擇優(yōu)生長(zhǎng)，但使(111)衍射峰強(qiáng)度減弱，并向小角度偏移，薄膜晶格常數(shù)和晶粒尺寸變大、表面形貌更為粗糙，Ni的過(guò)量摻雜會(huì)導(dǎo)致薄膜無(wú)法形成Cu3N相。紫外-可見(jiàn)反射譜表明，Ni的摻雜使薄膜在紅外和可見(jiàn)光區(qū)域的反射率顯著降低，與熱分解后的銅鎳合金膜有較大差異，顯示出作為光存儲(chǔ)材