物理学 > 等离子体物理
[提交于 2025年7月7日
]
标题: 氮秒脉冲MHCD制备六方氮化硼薄膜:原位等离子体诊断和生长后薄膜表征
标题: Hexagonal boron nitride thin film synthesis with a ns-pulsed MHCD: in-situ plasma diagnostics and post-growth film characterization
摘要: 六方氮化硼(h-BN)通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积在Si <100>晶圆($\approx$20 cm2)上,使用ns脉冲N2/Ar微空心阴极放电(MHCD)作为微等离子体源。 首次将氮化铝(AIN)用作MHCD中的介电材料,以减轻原子氧引起的薄膜污染,这是之前使用传统Al2O3介电材料时观察到的问题。 采用综合的多诊断方法对沉积的h-BN进行表征,包括拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子显微镜(XPS)。 同时,使用原位诊断技术,如光学发射光谱(OES)和增强型CCD(ICCD)成像来监测等离子体特性,包括发射谱、气体温度和放电形态。 拉曼光谱显示h-BN的E2g声子模式约为1366 cm_____, 确认了成功的合成。 SEM图像显示薄膜几乎完全覆盖表面,但存在局部剥离现象。 这可能是由于Si晶圆电阻加热不均匀、快速的沉积后冷却($\sim$13 K/min)以及环境暴露所致。 AFM分析表明,在90分钟沉积后平均厚度约为33 nm($\sim$22 nm/h沉积速率)。 XPS测量显示沿晶圆直径的平均B/N原子比为$\sim$1.5。 对理想薄膜性能的偏离(例如,化学计量单位、均匀形貌)归因于等离子体引起的不均匀性(如非均匀物种通量和温度梯度)以及其他因素(如沉积后的环境暴露),这些因素影响氮和硼的掺入以及局部薄膜性能。 尽管存在这些挑战,MHCD驱动的PECVD工艺在可扩展的h-BN合成方面显示出巨大潜力,需要进一步优化反应器设计、等离子体条件和气体化学成分以生长理想的薄膜。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.