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考虑到目前宽带硬质半导体薄膜材料制备中存在的问题,对传统的CVD方法进行改造,以新型的DBD为离子源成功构建出运行稳定的DBD-CVD系统,沉积出宽带硬质DLC薄膜;采用热丝与电容耦合式射频等离子体共同辅助CVD的方法,在商用石英衬底上沉积出带隙可调的宽带硬质BPxN1-x薄膜。本文介绍了介质阻挡化学气相沉积技术(DBD-CVD)、类金刚石(DLC)薄膜、氮化硼(BN)薄膜等的研究进展。对DBD及DBD-CVD的历史、理论及应用做了全面的总结;对DLC薄膜和BN薄膜的结构、性能、应用和制备方法做了详细的分析和讨论。DBD作为一种典型的非平衡等离子放电形式,具有很广泛的应用前景,它可以在常压下运行,也可以在低气压下运行,提供高能量的等离子体,从而降低沉积温度,提高沉积速率。DLC薄膜是一种重要的宽带硬质半导体薄膜,它具有高硬度、低摩擦系数、良好的化学惰性、容易大面积成膜等优异性能。BN薄膜是一种具有广泛应用前景的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,它的禁带宽度较宽(6. 4eV),硬度仅次于金刚石,同时也具有良好的化学惰性。采用不同辅助技术的CVD制备出大面积、高质量的宽带硬质DLC、BN薄膜,为后续的器件制备做工艺准备。本文在DBD理论基础上构建运行稳定DBD-CVD系统,采用DBD-CVD法制备DLC薄膜。在此基础上,进一步研究了DLC薄膜的结构、性能。讨论了各工艺参数对DLC薄膜的结构、性能的影响,获得最佳的工艺参数。以最佳工艺参数研究不同衬底上DLC薄膜的结构、性能,N掺杂DLC薄膜的结构、性能。采用热丝辅助射频等离子增强化学气相沉积(HF-PECVD)技术制备BPxN1-x薄膜,研究衬底温度对薄膜结构的影响及P对BPxN1-x薄膜光学带隙的调节规律,同时研究了薄膜的光暗电导性能,对BPxN1-x薄膜在紫外液晶光阀上的应用前景做了分析。本文首先分析了沉积参数对DLC薄膜结构性能的影响。沉积电压升高,DLC薄膜sp3碳含量增加,表面粗糙度减小;沉积频率增加,DLC薄膜sp3碳含量增加,表面粗糙度减小;沉积压强减小,DLC薄膜sp3碳含量增加,表面粗糙度减小。在最佳工艺参数下(12kV,20kHz,100Pa),薄膜的沉积速率较快,所得薄膜的表面光滑,sp3碳含量高,硬度高,膜基结合良好,在可见-近红外区有很高浙江大学硕士学位论文徐世友:化学气相沉积法制备宽带硬质薄膜材料的透过率。采用DBD一CVD法在不同衬底上成功沉积出DLC薄膜,相对而言,在金属衬底上沉积的薄膜质量较高,性能优于非金属衬底。由于Al表面存在较厚的氧化膜,沉积于Al衬底的DLC膜与非金属衬底上的相似。采用DBD一CVD法成功沉积出N掺杂DLC薄膜,大大降低薄膜的内应力,从而提高膜基结合力。 采用HF一PECvD技术在商用石英衬底上沉积出膜基结合良好BPxN,.、薄膜,衬底温度对薄膜的结构有很大影响:随着衬底温度增加,薄膜的结晶性能变好,在400℃衬底温度下,所沉积的薄膜为多晶织构,薄膜表面为颗粒状,松散分布。随着沉积时通入PH3含量的增加,薄膜内P的含量增加,可以实现P的可控掺杂。随着薄膜内P含量的增加,BPxNI一薄膜禁带宽度变窄,实现了薄膜禁带宽度的连续调节。Bp龙N,一薄膜的暗电阻可达10,’。cm,可以与液晶层较好的匹配,BPxN,_、薄膜的光暗电导比可达1护量级,具有良好的光敏性能,可以做为紫外液晶光阀的优良光敏层。关键词:DBD、DBD一CVD、类金刚石薄膜、BN薄膜、BPxNI-x薄膜、禁带宽度、光敏性