文档介绍：单位代码: 10293 密级:
硕士学位论文
论文题目: 磁控溅射制备氮化铜薄膜
及其掺杂研究
学号 Y003091044
姓名白秋飞
导师李兴鳌教授
学科专业光学
研究方向光电子功能材料、性质和器件
申请学位类别理学硕士
论文提交日期二〇一二年二月
I
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研究生签名:____________ 导师签名:____________ 日期:_____________
II
南京邮电大学
硕士学位论文摘要
学科、专业: 理学光学
研究方向: 光电子功能材料、性质和器件
作者: 2009 级研究生白秋飞
指导教师: 李兴鳌
题目: 磁控溅射制备氮化铜薄膜及其掺杂研究
英文题目: Preparation and Characterization of Doped Cu3N Thin Films by
ron Sputtering
主题词: 氮化铜薄膜;反应磁控溅射;氮气流量;Ni 掺杂;晶体结
构;表面形貌
Keywords: Copper nitride thin film; Reactive ron sputtering; N2-gas
flow rate; Ni-doped; Crystal structure; Surface morphology
III
南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要
摘要
Cu3N 薄膜是一种以共价键结合的亚稳态半导体材料,具有热分解温度低、电阻率高、在
红外和可见光波段反射率低等特点,成为近年来光存储和微电子半导体等领域中备受瞩目的
新型应用材料。Cu3N 晶体为反三氧化铼(anti-ReO3)型简立方结构,由于 Cu 原子并未占据 Cu3N
晶胞的体心位置,其它原子填充到其体心空位,将引起薄膜光学和电学性质的显著变化。
本论文采用反应直流磁控溅射法在不同氮气流量下制备了 Cu3N 薄膜,采用磁控双靶反
应共溅射法制备了 Ni 掺杂的 Cu3N 薄膜。用 XRD、EDS、SEM、UV-VIS、表面轮廓仪、四
探针和显微硬度仪等现代材料分析技术,研究了氮气流量和 Ni 掺杂对 Cu3N 薄膜结构和性能
的影响。结果表明:
(1)氮气流量的改变影响了 Cu3N 薄膜的晶体结构和择优生长取向。当氮气流量增高时,
薄膜由 Cu3N (111)晶面择优生长转变为(100)面择优生长;薄膜的沉积速率在氮气流量为
m 时有极大值,电阻率随流量的增长呈 U 型变化,显微硬度也受到一定影响。实验表
明,5~m 的氮气流量是生长良好择优取向 Cu3N 薄膜的最适宜流量条件。
(2)Ni 的掺入并未影响 Cu3N 薄膜晶体结构和沿(111)晶面的择优生长,但使(111)衍射
峰强度减弱,并向小角度偏移,薄膜晶格常数和晶粒尺寸变大、表面形貌更为粗糙,Ni 的过
量掺杂会导致薄膜无法形成 Cu3N 相。紫外-可见反射谱表明,Ni 的掺杂使薄膜在红外和可见
光区域的反射率显著降低,与热分解后的铜镍合金膜有较大差异,显示出作为光存储材料的
良好性质。此外,薄膜的电阻率也随 Ni 的掺入而迅速减小,实现从半导体向导体的过渡。
关键词:氮化铜薄膜; 反应磁控溅射; 氮气流量; Ni 掺杂; 晶体结构; 表面形貌
IV
南京邮电大学硕士研究生学位论文 Abstract
Abstract
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