氮化硼具有两种主要的结构形式,即六方氮化硼(hBN,下称BN)和立方氮化硼(cBN)。BN是一种直接带隙宽禁带半导体,其禁带宽度大约为6eV,因此,在紫外光电子器件领域有重要的应用前景,近年来一直受到科学界的关注并成为研究热点之一。硼碳氮(BCN)材料是近年发展起来的一种新材料,具有与BN和石墨相类似的六方结构,理论和实验结果都证明BCN材料是一种半导体材料,并且呈现出依赖于成分不同而可调的带隙宽度,因此被认为是一种具有潜在应用前景的新型半导体材料。　　本文采用微波等离子体增强化学气相沉积(MWCVD)方法分别以N2-H2-BF3和CH4-N2-H2-BF3的混合气体系统为气源在单晶Si片上制备了定向生长的纳米片状结构BN和BCN薄膜(下称BN和BCN纳米片薄膜),系统地研究了工艺参数如气源组分、工作气压、微波功率、直流偏压和生长时间对纳米片生长行为的影响。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、电子能量损失谱(EELS)、阴极发光光谱(CL)、光致发光光谱(PL)、X射线光电子谱(XPS)以及原子力显微镜(AFM)等手段对BN和BCN纳米片薄膜进行了表征,详细地研究了各工艺参数对BN和BCN纳米片薄膜的表面形貌、结构、组分、化学键态、结晶度以及纳米片的厚度和大小等方面的影响规律。根据表征结果对工艺参数进行优化,制备了高质量、定向生长的BN和BCN纳米片薄膜,实现了对纳米片薄膜结构和性质的控制。　　本研究主要内容包括：⑴系统地研究了工艺参数对BN和BCN纳米片薄膜生长行为的影响,建立了BN和BCN纳米片薄膜的非催化CVD生长工艺。根据表征结果,得出优化工艺参数,制备出高质量定向生长的、分立的、无分枝的BN和BCN纳米片薄膜,实现了对纳米片厚度和大小的控制,获得了单原子层的BN纳米片和最小厚度为3个原子层的BCN纳米片。⑵研究了BN纳米片薄膜的发光性质、电子场发射性质和超疏水性质。室温下用CL谱表征了不同表面形貌的BN薄膜的发光性质,研究了BN薄膜的晶体质量与发射峰峰位、峰形之间的关系,获得了具有近带边发光能力的BN纳米片薄膜。测试了BN纳米片薄膜的电子场发射谱,研究了薄膜厚度与开启电场之间的关系。对薄膜的超疏水性进行表征,研究了BN薄膜的表面形貌与超疏水行为之间的关系,研究结果表明BN纳米片薄膜具有良好的超疏水性。⑶研究了BCN纳米片薄膜的发光性质和电子场发射性质。室温下用PL谱表征了不同组分的BCN纳米片薄膜的发光性质,在优化的生长条件下获得了具有高强紫外发光而缺陷发光非常微弱的BCN纳米片薄膜。在场发射性质研究中,通过测试不同厚度BCN纳米片薄膜的场发射谱研究了薄膜厚度与开启电场之间的关系。⑷根据表征结果,本文探讨了BN和BCN纳米片的生长机理,建立了F择优刻蚀反应生长BN和BCN二维纳米片工艺体系。⑸制备了新型结构的BN和BCN纳米片球状结构,根据SEM表征结果以及制备纳米片球的工艺参数,分析了BN和BCN纳米片球状结构的生长机制。　　本研究成功地建立了F刻蚀可控生长BN和BCN纳米片薄膜的非催化CVD工艺。定向生长的BN和BCN纳米片的CVD制备提供了新的二维纳米材料的制备方法,择优反应刻蚀生长机制的建立对利用CVD制备其它二维纳米材料具有借鉴意义。一个或几个原子层厚度的BN和BCN纳米片有可能具有新的优异性质, BN和BCN纳米片在纳米光电器件、催化剂载体、自清洁表面、气体吸附及复合材料领域具有重要的应用前景。