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SiC是一种宽带隙半导体材料,它具有优秀的物理和化学性能,在高温、高频、高压、抗辐射、大功率电子器件和光电子器件等领域有着广泛的应用。SiC薄膜的制备方法多种多样,利用磁控溅射法制备SiC薄膜具有其独特的优势。
本文在室温下采用射频磁控溅射法在玻璃、单晶硅(100)以及不锈钢衬底上制备了非晶态的SiC薄膜,并且通过后续的退火处理得到了晶态SiC薄膜。通过XRD、AFM、FTIR、显微硬度以及PL谱等测试手段对薄膜的结构和性能进行表征,分析了溅射气压、氩气流量、衬底温度、退火温度、衬底负偏压等工艺参数对薄膜结构和性能的影响。另外为了解决不锈钢衬底上制备SiC薄膜结合力不好的问题,我们采用了以Ti/TiN双层膜作为缓冲层的解决办法。文章主要内容如下:
第一章主要介绍了SiC材料的晶体结构、性能、应用、研究现状以及常见的薄膜制备方法,另外还对本课题的研究背景和主要内容作了一定的阐述。通过对以上内容的介绍,加深对SiC薄膜和本课题的进一步了解。
第二章主要介绍了磁控溅射的原理和仪器,并对衬底的清洗方法和薄膜的表征技术作了一定的介绍。
第三章研究了在不同衬底上制备SiC薄膜的工艺参数,具体分析了溅射气压、氩气流量、衬底温度、溅射偏压和退火温度对薄膜的结构和性能的影响。采用XRD、SEM、FTIR、PL和显微硬度测试对薄膜的结构、表面形貌、光致发光性能和力学性能进行表征。
第四章主要研究的是不同溅射工艺参数下Ti/TiN缓冲层的结构和性能,分析了衬底、溅射气压和氩氮流量比对Ti/TiN缓冲层的影响。
第五章主要是对不锈钢衬底上SiC单层膜和Ti/TiN/SiC多层膜的结构和性能进行对比,分别采用XRD、AFM、显微硬度对单层膜和多层膜的结构、表面形貌和力学性能进行表征,以研究采用了缓冲层的SiC多层膜和SiC单层膜相比有哪些结构和性能上的优势。
第六章得出结论和展望。