溅射辅助微波等离子体化学气相沉积SiCN晶体

曹宏¹，马志斌¹，吴振辉¹，汪建华¹，万军¹

(1.武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北,武汉,430073)

摘要:在微波等离子体化学气相沉积系统中,利用脉冲氮离子束溅射二氰二氨靶产生的碳氮粒子作为合成前驱物,在石英玻璃基片上研究了SiCN晶体的合成.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)研究了基片温度对薄膜的形貌、成分和结构的影响.结果表明:随着基片温度的降低,沉积物由截面为六方形的结晶良好的SiCN晶体(800℃)变成发育不完全的聚片状晶体(700℃),直到变成颗粒细小的无定形碳氮薄膜(550℃).衍射峰的强度以及晶胞参数a和c的值随温度的降低而减小.薄膜为C原子部分取代Si_3N_4中的Si原子位置而形成的SiCN晶体,其中N原子主要与Si原子结合,C原子以sp~3C-N、sp~2C=N和sp~2C=C键的形式存在.降低基片温度有利于提高薄膜中的C含量和sp~3C-N键的含量.

关键词:SiCN晶体; 微波等离子体; 溅射; 二氰二氨; Silicon carbon nitride; Microwave plasma; Sputtering; Dicyandiamide target;

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