PECVD法制备掺硼纳米金刚石薄膜的工艺研究进展

编号：NMJS06019

篇名：PECVD法制备掺硼纳米金刚石薄膜的工艺研究进展

作者：熊礼威 ;彭环洋 ;汪建华 ;崔晓慧 ;龚国华

关键词：硼掺杂 纳米金刚石薄膜 电性能 硼源浓度 衬底温度

机构： 武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉430074

摘要： 首先详细介绍了金刚石作为半导体材料的优异性能,然后从应用角度阐述了NCD薄膜掺B后形成半导体材料的优势,接着探讨了影响NCD薄膜性能（电性能、光学性能、生物性能等）的主要工艺条件（包括硼源种类、掺硼浓度、衬底温度、后处理）。研究发现,大多数研究者都采用液态和气态硼源,而固态硼源由于很难液化且浓度不易控制而不常被采用,掺B后NCD薄膜的电阻率急剧下降,紫外波段下透过率可达51%,磁阻效应变好。另外衬底温度对BD-NCD薄膜的质量以及性能都有影响,衬底温度太高,非晶碳含量增加,金刚石质量下降;衬底温度太低,能够进入NCD晶界或晶粒的有效硼原子减少,影响其电学性能、光学性能,在最佳衬底温度工艺下的电导率可达22.3 S/cm,而在电化学性能方面,其电化学窗口可达3.3 V。而选择合适的硼源浓度对BD-NCD的电性能、光学性能、生物性能也非常关键,硼源浓度过大,BD-NCD表面粗糙度和晶粒尺寸增大;硼源浓度过小,产生空穴进行导电的B原子就少,在合适硼源浓度工艺条件下其载流子浓度可达1021 cm-3,折射率可达2.45。还有研究者对BD-NCD薄膜进行后处理工艺（退火、等离子体处理等）,发现后处理对其电性能也有一定的影响。因此,选择合适的工艺对生长质量高、性能优异的NCD薄膜尤为重要。最后对BD-NCD薄膜的发展以及后续研究方向进行了展望和期待。