摘要立方氮化硼（cBN）因其优异的物理、化学性质被人们广泛的应用和研究，在这个过程中仍有很多问题等待解决。其中就包括利用简易的工艺获得高质量、性能良好的cBN薄膜这一问题。本论文将超高压高温合成技术与低压气相沉积技术相结合，用气相沉积方法在高压合成的具有光学平整度的片状cBN单晶体上生长cBN膜。并在此基础上，开展cBN同质P-N结方面的研究。75135

Cubic boron nitride has extremely excellent physical and chemical properties, so it is widely used in optoelectronic and microelectronic devices field。 And now we will carry out research on the cBN homogeneous P-N junction。 on the basis of cBN film formation。

毕业论文关键词：立方氮化硼； PN结； 立方氮化硼薄膜；射频溅射沉积系统

Keyword: cubic boron nitride； PN junction； c-BN Films；Radio frequency magnetron sputtering 

目    录

摘    要 3

一、前言 5

二、立方氮化硼的性质和应用 5

三、片状cBN单晶的合成 6

（一）、实验过程 6

（二）、cBN晶体的表面形貌 6

（三）、cBN晶体的合成机制 6

（四）、研究结论 7

四、射频溅射沉积系统 7

（一）溅射原理 7

1、辉光放电 7

2、溅射过程 8

3、溅射粒子的迁移过程 8

4、溅射的特点 9

（二）射频磁控溅射原理 10

1、射频溅射 10

2、磁控溅射 11

（三）氮化硼膜沉积系统 12

五、立方氮化硼薄膜的制备 12

（一）衬底处理 12

（二）实验参数 12

（三）立方氮化硼薄膜的制备 13

六、立方氮化硼同质PN结的制备 13

（一）P N结的概念和原理 13

（二）费米面变化 14

（三）PN节的特性与应用 16

（四）PN结现有制作方法 16

（五）P-N结的制作 17

1、N型掺杂 18

2、P型掺杂 18

3、P-N结的形成 18

（六）P-N结整流特性 19

一、前言

从1957年美国科学家 Wentrof等人在高温(1800℃) 和超高压(8。5Gpa)条件下首次合成了立方氮化硼晶体至今[1]，因其优异的特性，cBN被众多科学家所探讨和研究，但在这过程中仍有很多问题等待解决。其中就包括利用简易的工艺获得高质量、性能良好的cBN薄膜这一问题。

在制作薄膜前，我们需要准备薄膜生长的基底。从晶格匹配的角度进行分析，如果用硅、金刚石等与立方氮化硼有相近的晶格常数的物质做衬底，因其不同的晶格常数会产生很多问题，而体材料cBN单晶体的晶格常数完全相同，是生长cBN薄膜的最佳衬底材料。而我们所获得的立方氮化硼薄膜可用于研究cBN同质P-N结。对薄膜进行N型和P 型掺杂，并进行同质PN结的研究是本论文的重点。