导读:本文包含了硼碳氮薄膜论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:硼碳氮薄膜,六角氮化硼,生长取向,磁控溅射
硼碳氮薄膜论文文献综述
李宇婧[1]（2019）在《硼碳氮薄膜的制备及其带隙调控》一文中研究指出硼碳氮(BCN)材料因其优异的物理化学特性而得到广泛关注。理论与实验表明,BCN叁元化合物的性质与其成分和结构都有关联。特别是,当对BCN薄膜的结构和组分在一定范围内进行可控调节时,其相应的性能也会随之变化。因此,BCN叁元化合物在光电子器件、发光器件、晶体管、微电子机械系统等半导体领域具有潜在的应用价值。然而,目前实验制备的BCN薄膜大多为非晶态或相分离的薄膜,实现BCN薄膜成分带隙可控、结构有序仍然是一个挑战。本文采用射频磁控溅射方法制备BCN薄膜,系统地研究了沉积时间、基底温度、基底负偏压、工作气体等工艺参数对其成分和结构的影响,通过调节生长参数直接对其光学带隙进行了调控,为制备高质量、结构有序的、具有可调带隙的BCN薄膜提供了思路。本论文主要研究工作如下:1)通过调节生长参数,制备了两类具有不同微结构的BCN薄膜。一类为包含取向六角氮化硼(h-BN)晶域的BCN薄膜,随着基底温度升高,h-BN的c轴与基底平面趋于平行,薄膜缺陷密度减小。另一类为包含微小BN纳米晶的均匀杂化的BCN薄膜,薄膜结晶度较高。2)包含取向h-BN晶域的BCN薄膜的光学带隙源于两部分,带隙约为5.63 e V对应于高取向h-BN晶域,带隙在2.4-3.6 e V之间对应于非定形BCN部分,并且随着薄膜中碳含量的增加而减小。对于包含微小BN纳米晶的均匀杂化的BCN薄膜而言,只有一个对应的光学带隙在3.8-4.1 e V之间,不随薄膜的结构和碳含量而变化。本论文的实验结果揭示了叁元杂化的BCN薄膜的结构特征和光学带隙与其生长动力学因素密切相关,为有关BCN薄膜进一步的基础物理学研究和其在光电子学中带隙调控等方面的潜在应用提供了科学依据。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
肖杰林[2]（2015）在《硼碳氮薄膜的脉冲激光沉积、键结构演变与力学性能》一文中研究指出硼碳氮(B-C-N)叁元化合物兼具立方氮化硼与金刚石的优良特性,作为一类超硬结构材料,在防护涂层、切削工具等工程领域具有广泛而重要的应用。特定键结构是B-C-N薄膜获得优异力学性能的前提,而现有研究却很少涉及沉积过程中B-C-N薄膜的键结构演变问题。为此,本文采用脉冲激光沉积技术制备B-C-N薄膜,重点研究其键结构和力学性能随沉积工艺(氮气压力、衬底温度、激光能量密度)的演变规律,以期通过建立键结构和力学性能之间的相互关系实现对B-C-N薄膜力学性能的优化。通过调整沉积工艺,分别在不同氮气压力(2.5~5.0 Pa)、衬底温度(RT~600?C)和激光能量密度(1.0~3.0 J/cm2)条件下制备出B-C-N薄膜。利用红外光谱和X射线光电子能谱对薄膜结构进行分析,结果表明薄膜中均含有B-N、B-C、C-N和C=N等不同结合键,说明形成了B-C-N叁元化合物,得到的薄膜为原子级杂化。随着氮气压力的增大,B-C-N薄膜的沉积速率不断增大,粗糙度先减小后增大,同时N含量增加,B含量先增加后减小,而C含量先减小后增加。此外,薄膜键结构也发生相应演变:当氮气压力从2.5 Pa增大到3.5 Pa时,键结构由sp2杂化的B-N和C=N键向B-C键和sp3杂化的C-N键演变;由3.5 Pa继续增大到5.0 Pa时,薄膜的键结构又发生由B-C和sp3杂化的C-N键向sp2杂化的B-N和C=N键逆向演变。随着衬底温度的升高,B-C-N薄膜的沉积速率和表面粗糙度均不断减小,同时C和N含量逐渐降低而B含量增大,而且键结构也发生相应演变:当衬底温度从室温升高到400?C时,键结构从sp2杂化的B-N和C=N键向B-C键和sp3杂化的C-N键演变;从400?C继续升高到600?C时,又由B-C和sp3杂化的C-N键向sp2杂化的B-N和C=N键逆向演变。随着激光能量密度的增大,B-C-N薄膜的沉积速率不断增大,表面粗糙度先增大后减少,同时B和N的含量逐渐增加而C含量则不断降低,而且键结构逐渐由sp2杂化的B-N和C=N键向B-C键和sp3杂化的C-N键演变。在不同脉冲激光沉积条件下制备的B-C-N薄膜,其硬度和弹性模量的变化范围分别为7.5~33.7 GPa和128~256 GPa,这与沉积过程中薄膜键结构和键含量的演变规律相一致:高含量的B-C键和sp3杂化的C-N键有利于提高薄膜硬度和弹性模量,而高含量sp2杂化的B-N和C=N键则会劣化薄膜的力学性能。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2015-05-01）
王玉新,郑亚茹,王晓玉,王晓雪,董李娜[3]（2011）在《氮气分压比对硼碳氮薄膜的组分及光学带隙的影响》一文中研究指出采用射频磁控溅射方法以不同的氮气分压比(1/10~2/3)制备出一组硼碳氮薄膜.傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)测量发现样品的组成原子之间均实现了原子级化合.XPS测量结果表明,所有样品中的B、N原子比近似为1∶1,其化学配比为BCxN(0.16<x<1.46).紫外/可见/近红外分光光度计用于测量样品的吸收光谱.由吸收谱线在低能区域(2.0~3.0 eV)的光吸收,利用关系作图法求出光学带隙Eopt范围为0.17~0.83 eV.氮气分压比对薄膜的组分和光学带隙有很大影响,其通过改变薄膜组分而影响光学带隙,并且碳原子数小的样品具有较宽的光学带隙.以氮气分压比为1/3条件下制备的样品中碳原子数最小,它的光学带隙最宽为0.83 eV.(本文来源于《辽宁师范大学学报(自然科学版)》期刊2011年01期）
杨琼,王传彬,章嵩,张东明,沈强[4]（2010）在《硼碳氮薄膜的脉冲激光沉积及其光学性能》一文中研究指出采用脉冲激光沉积技术,在Si(100)和石英基片上制备了硼碳氮薄膜(BCN)。利用X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见分光光度计对BCN薄膜进行了表征,研究了激光能量密度对BCN薄膜沉积速率、组分、结构和光学性能的影响。FTIR和XPS分析结果表明BCN薄膜中包含B-C,C-N和N-B化学键,说明实现了B、C和N的原子级化合。当激光能量密度从1 J/cm2增加到6 J/cm2时,BCN薄膜的沉积速率加快,N含量由7.2%增加到15%,光学禁带宽度(Eg)从4.02 eV降低到3.82 eV,Eg的降低主要与BCN薄膜中碳含量的增加有关。(本文来源于《功能材料与器件学报》期刊2010年04期）
刘振良,廖志君,范强,杨水长,伍登学[5]（2009）在《硼碳氮薄膜的制备与表征》一文中研究指出用电子束蒸发的方法在单晶硅(100)基片上制备了硼碳氮薄膜,通过椭圆偏振仪、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)、傅立叶红外光谱仪(FTIR),测试分析了薄膜厚度均匀性、成分与结构。结果表明,薄膜均匀性较好,薄膜的沉积速率非常慢;薄膜在衬底温度为常温下沉积已是晶态的,随着衬底温度升高到450℃,其结晶性逐渐增强;薄膜不是石墨与BN的混和膜而是C、B、N相互结合成键。(本文来源于《稀有金属材料与工程》期刊2009年S2期）
匡圣勇[6]（2009）在《新型硼碳氮薄膜的化学气相生长及其结构和性质》一文中研究指出与六方氮化硼相比,硼碳氮具有大为改善的导电性和可调的能带结构,在应用上具有独特的优势。本论文利用微波等离子体化学气相沉积方法生长了由纳米片层组成的硼碳氮薄膜,其制备是基于六方氮化硼薄膜的生长工艺,通过在生长过程中同时引入CH4气体实现叁元硼碳氮薄膜的生长。在此基础上,基于其重要应用前景,本论文考察了硼碳氮薄膜在发光和电子场发射方面的性质,并初步建立了硼碳氮薄膜材料的结构与其性质之间的关系。本论文首先较为系统地研究了生长工艺参数对六方氮化硼纳米片层薄膜生长的影响规律,建立了其可控生长的工艺条件。研究发现,工作气压对薄膜的生长速率影响很大。过低的气压下薄膜的生长速率过低,而过高的气压导致结晶性的恶化。在本研究中,较为适宜的工作气压是6 kPa,在该气压条件下,在硅基底上获得的氮化硼薄膜样品厚度分布均匀且具有较大的片层结构和间距,形核所需时间为10-30 min。研究还发现,延长沉积时间,薄膜厚度增加但是对单个片层的尺寸影响不大。基于上述研究结果,本论文进而考察了碳元素的引入对氮化硼薄膜形貌、结构和性质的影响。研究发现,掺入不同含量的碳元素获得了两种具有不同形貌结构特征的硼碳氮薄膜。当碳的含量相对较低时,所得硼碳氮薄膜是由定向排列的纳米片层组成。这些硼碳氮薄膜经扫描电镜和透射电镜分析表明,其纳米片层的长度为300-500 nm,厚度为20-40 nm,这些纳米片层锋利的边是由2到20个原子层组成的,层间距为0.331-0.334 nm,与六方氮化硼晶体的(002)原子层间距近似。在典型工艺条件下,采用He、N2、BF3、H2和CH4的气流量分别为150、200、80、40和3 sccm得到的样品,电子能量损失谱表明,硼、碳、氮的含量百分比为(21.86±2.7)%、(14.40±1.7)%、(63.73±7.7)%。光电子能谱及红外光谱测试表明,大部分掺入的碳原子都和氮原子结合。硼碳氮薄膜表现出良好的发光性能,其发光峰位于355 nm、388 nm和506 nm。同时,由于改进的导电性及其独特的纳米片层结构,硼碳氮薄膜具有较好的场发射性能,开启电场强度为33.36 V/μm,最大电流密度为1.542 mA/cm2。当引入较高含量的碳元素时,得到了由球状颗粒组成的薄膜。球状颗粒的直径在0.3-1.2μm范围内变化。有意思是,这些微球也是由纳米片层组成的,其组成单元纳米片层长度约为400-500 nm,厚度小于20 nm。拉曼光谱在1357 cm-1和1587 cm-1有较强的峰值,对应于石墨的D带和G带。电子能量损失谱表明硼、碳、氮的含量百分比为(39.99±4.6)%, (24.75±2.9)%, (35.26±4.1)%。硼碳氮球状薄膜在366 nm和318 nm具有两个光致发光峰,这些峰来自于掺碳引入的缺陷。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2009-12-01）
徐淑艳,马欣新,唐光泽,孙明仁[7]（2009）在《磁控溅射沉积参数对硼碳氮薄膜沉积速率的影响》一文中研究指出利用直流磁控溅射技术制备了叁元硼碳氮(B-C-N)薄膜,通过改变靶功率、基体偏压、沉积温度和励磁线圈电流,在相同沉积时间内得到不同厚度的薄膜。采用纳米压入仪分析了沉积参数改变对B-C-N薄膜沉积速率的影响规律。结果表明,在低靶功率和高励磁电流的条件下沉积的薄膜,随着靶功率和励磁电流的增加薄膜沉积速率呈线性增长;薄膜的沉积速率随基体偏压的增加呈抛物线状下降;薄膜的沉积速率受基体是否升温影响很大,而受基体所加温度大小影响较小。(本文来源于《金属热处理》期刊2009年07期）
杨旭敏,吴雪梅,诸葛兰剑[8]（2009）在《辅源气体含量的改变对双离子束溅射沉积制备的硼碳氮薄膜性质的影响》一文中研究指出B-C-N相的特殊性质引起了人们浓厚的兴趣,以高纯B_4C(99.99%)靶所制备的BCN薄膜由于具有优异的力学性质和耐磨性,可望在某些领域替代类金刚石膜(DLC)。BCN薄膜的制备方法很多,如化学气相沉积及物理气相沉积等。(本文来源于《第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集》期刊2009-07-20）
龚恩乐,刘镒,方之颢,于杰[9]（2008）在《工作气压对磁控溅射法制备硼碳氮薄膜结晶度的影响(英文)》一文中研究指出本文用六方氮化硼和石墨靶材采用射频(频率为13.56 MHz)磁控溅射法沉积硼碳氮薄膜,得到的硼碳氮薄膜可用红外,拉曼表征。工作气压从0.2 Pa升高到6.0 Pa。我们可以观察到工作气压可以明显的改变硼碳氮薄膜的晶体结构和结晶度。硼碳氮薄膜的半高宽随工作气压的增加而变化并且在工作气压1.0 Pa时得到较好结晶度的薄膜。(本文来源于《世界科技研究与发展》期刊2008年06期）
龚恩乐[10]（2008）在《硼碳氮薄膜的磁控溅射法制备及其结构研究》一文中研究指出本论文的主要工作是采用射频磁控溅射制备硼碳氮(BCN)薄膜,研究了各实验参数对硼碳氮薄膜的生长行为和结构的影响,对硼碳氮薄膜制备工艺进行了系统的、深入的研究。采用磁控溅射方法,以六方氮化硼和石墨为靶材,以氩气和氮气为工作气体,成功地在单晶硅上沉积出质量较好的硼碳氮薄膜。实验中氮化硼溅射采用射频源,石墨溅射采用直流源。得到制备硼碳氮薄膜的合适条件为:射频功率为200W,直流功率是60W,基底偏压为-50V,工作气压为1.0Pa,基底温度为500℃,氮气与氩气的比例为10:40。采用傅立叶变换红外光谱、X-射线光电子能谱、拉曼光谱等对薄膜进行了表征与分析。测量结果表明薄膜中硼、碳和氮原子实现了原子级化合,成功实现了化合物硼碳氮膜的合成。磁控溅射方法制备硼碳氮薄膜的过程中,沉积时间、射频功率、直流功率、基底偏压、工作气压、基底温度、气体流量比等参数对硼碳氮薄膜都有一定的影响:1)溅射时间对BCN薄膜生长的影响就是在溅射初期薄膜形核较慢,随着溅射时间的延长,薄膜生长速度加快然后趋于稳定;2)射频功率对BCN薄膜生长的影响主要表现为生长速率和结晶度的变化。随着射频功率的提高生长速率增加,而结晶度则呈现先变好后变差的趋势,在200W的时候薄膜的结晶最好;3)薄膜成分和结构依赖于直流功率和射频功率的比值,随着直流功率的升高BCN薄膜中C-C键逐渐变多,C元素的含量先是迅速增长,然后增长缓慢;4)基底偏压对BCN薄膜结晶度的影响是随着偏压的升高,薄膜的结晶度是先变好后变差,在偏压值是-50V时结晶度最好;5)工作气压对BCN薄膜结晶度的影响是随着工作气压的增加,薄膜的结晶度是先变好后变差,在1.0Pa的时候结晶度最好;6)基底温度对BCN薄膜结晶性能的影响是随着基底温度的升高,薄膜的结晶度越来越好,但是100℃~500℃之间结晶度变好明显,500℃~700℃之间结晶度的改善趋于缓慢;7)气体成分对BCN薄膜结晶度的影响是随着N_2分压的增大,薄膜的结晶度先变好后变差,但是变差的幅度比较缓慢,在N_2分压占整个气体的25%时达到最佳。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2008-12-01）
硼碳氮薄膜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
硼碳氮(B-C-N)叁元化合物兼具立方氮化硼与金刚石的优良特性,作为一类超硬结构材料,在防护涂层、切削工具等工程领域具有广泛而重要的应用。特定键结构是B-C-N薄膜获得优异力学性能的前提,而现有研究却很少涉及沉积过程中B-C-N薄膜的键结构演变问题。为此,本文采用脉冲激光沉积技术制备B-C-N薄膜,重点研究其键结构和力学性能随沉积工艺(氮气压力、衬底温度、激光能量密度)的演变规律,以期通过建立键结构和力学性能之间的相互关系实现对B-C-N薄膜力学性能的优化。通过调整沉积工艺,分别在不同氮气压力(2.5~5.0 Pa)、衬底温度(RT~600?C)和激光能量密度(1.0~3.0 J/cm2)条件下制备出B-C-N薄膜。利用红外光谱和X射线光电子能谱对薄膜结构进行分析,结果表明薄膜中均含有B-N、B-C、C-N和C=N等不同结合键,说明形成了B-C-N叁元化合物,得到的薄膜为原子级杂化。随着氮气压力的增大,B-C-N薄膜的沉积速率不断增大,粗糙度先减小后增大,同时N含量增加,B含量先增加后减小,而C含量先减小后增加。此外,薄膜键结构也发生相应演变:当氮气压力从2.5 Pa增大到3.5 Pa时,键结构由sp2杂化的B-N和C=N键向B-C键和sp3杂化的C-N键演变;由3.5 Pa继续增大到5.0 Pa时,薄膜的键结构又发生由B-C和sp3杂化的C-N键向sp2杂化的B-N和C=N键逆向演变。随着衬底温度的升高,B-C-N薄膜的沉积速率和表面粗糙度均不断减小,同时C和N含量逐渐降低而B含量增大,而且键结构也发生相应演变:当衬底温度从室温升高到400?C时,键结构从sp2杂化的B-N和C=N键向B-C键和sp3杂化的C-N键演变;从400?C继续升高到600?C时,又由B-C和sp3杂化的C-N键向sp2杂化的B-N和C=N键逆向演变。随着激光能量密度的增大,B-C-N薄膜的沉积速率不断增大,表面粗糙度先增大后减少,同时B和N的含量逐渐增加而C含量则不断降低,而且键结构逐渐由sp2杂化的B-N和C=N键向B-C键和sp3杂化的C-N键演变。在不同脉冲激光沉积条件下制备的B-C-N薄膜,其硬度和弹性模量的变化范围分别为7.5~33.7 GPa和128~256 GPa,这与沉积过程中薄膜键结构和键含量的演变规律相一致:高含量的B-C键和sp3杂化的C-N键有利于提高薄膜硬度和弹性模量,而高含量sp2杂化的B-N和C=N键则会劣化薄膜的力学性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
硼碳氮薄膜论文参考文献
[1].李宇婧.硼碳氮薄膜的制备及其带隙调控[D].吉林大学.2019
[2].肖杰林.硼碳氮薄膜的脉冲激光沉积、键结构演变与力学性能[D].武汉理工大学.2015
[3].王玉新,郑亚茹,王晓玉,王晓雪,董李娜.氮气分压比对硼碳氮薄膜的组分及光学带隙的影响[J].辽宁师范大学学报(自然科学版).2011
[4].杨琼,王传彬,章嵩,张东明,沈强.硼碳氮薄膜的脉冲激光沉积及其光学性能[J].功能材料与器件学报.2010
[5].刘振良,廖志君,范强,杨水长,伍登学.硼碳氮薄膜的制备与表征[J].稀有金属材料与工程.2009
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[8].杨旭敏,吴雪梅,诸葛兰剑.辅源气体含量的改变对双离子束溅射沉积制备的硼碳氮薄膜性质的影响[C].第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集.2009
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