3d过渡金属掺杂氮化铜薄膜的制备及应用研究

发布时间：2018-01-16 19:20

  本文关键词：3d过渡金属掺杂氮化铜薄膜的制备及应用研究　出处：《南京邮电大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：氮化铜晶体是典型的反三氧化铼(ReO3)结构的立方晶体,N原子位于立方体的8个顶点,Cu原子位于立方体边长的中点位置。常温下,氮化铜是处于亚稳态的黑褐色固体,加热到300℃以上时会发生分解反应生成Cu和N2。在氮化铜的晶体结构中,由于Cu原子没有很好的占据立方体的体心位置,使其存在一个体心空位。如果向氮化铜晶体的体心空位中掺入其他的元素,会使氮化铜的热光电性质发生很大的改变,对于氮化铜的应用研究起到很大的促进作用。本文采用了射频磁控溅射法在硅基底制备氮化铜薄膜,分别研究了3d过渡金属元素V、Fe、Co、Ni掺杂的氮化铜薄膜,并研究了氮化铜薄膜在集成电路领域的应用。将不同浓度V掺杂的氮化铜薄膜进行对比分析,讨论了其晶体结构、表面形貌、光学性质、电阻率和力学性质的变化与V掺杂浓度之间的关系。将相同浓度的Fe、Co、Ni掺杂的氮化铜薄膜进行对比分析,讨论了其晶体结构、表面形貌、光学性质和电阻率的与3d过渡金属元素之间关系。其主要结论和成果如下:氮化铜薄膜中掺杂元素的掺杂浓度有一个上限,这个上限应远低于理论值的20%。对于V的掺杂浓度在本实验中应在1.3%~1.85%之间。随着钒浓度的升高,氮化铜薄膜的择优生长取向由(111)向(100)转变,晶体颗粒越来越小,薄膜表面越来越平整,薄膜的电阻率则是是迅速减小。同时,钒掺杂可以增强氮化铜薄膜对光波的吸收率,改善薄膜的力学性质,增强其硬度和耐磨性。通过将Fe,Co,Ni这三种金属的掺杂对比,发现氮化铜薄膜的结构变化,表面特性和光电学性质的改变都与掺杂元素的电子分布特点有一定的关联。同时,我们还发现Ni掺杂的氮化铜薄膜还具有一定的荧光特性。利用氮化铜薄膜的低温热分解性质,设计出的基于氮化铜薄膜的电路板具有制造方法简单,成本低,操作便利,易于实现自动化,对环境友好的优点。
[Abstract]:Copper nitride crystal is a typical cubic crystal with rhenium trioxide (Reo _ 3) structure. The N atom is located at the middle point of the cube-side length at normal temperature. Copper nitride is a dark brown solid in metastable state. When heated above 300 鈩，

本文编号：1434466