[發明專利]一種離子注入式氮摻雜氮化碳薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 201711415268.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108103438A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 沈洪雪;姚婷婷;楊勇;李剛
• 申請（專利權）人: 中建材蚌埠玻璃工業設計研究院有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C23C14/48
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 陳俊

本發明公開一種離子注入式氮摻雜氮化碳薄膜的制備方法，包括以下步驟：S1、取單晶硅作為襯底，清洗襯底，去除襯底表面污垢；S2、將清洗后的襯底放入離子注入機的磁控濺射腔，采用碳靶，氮氣作為離子源，氬氣作為濺射氣體，通過離子注入機制備得到所述氮摻雜氮化碳薄膜；整個制備過程中只有碳靶進行起輝鍍膜，工藝過程簡單，質量容易控制；通過離子注入機，有效提高了氮的離子化，并使氮較容易摻入到薄膜中，提高氮化碳薄膜的晶體化；氮的離子化摻入解決了氮在薄膜中不易摻入的缺陷，同時也能夠提升氮在薄膜中的摻雜量，使薄膜中的氮以化合物的形成存在，使薄膜中的氮不易流失。

技術領域

本發明涉及一種離子注入式氮摻雜氮化碳薄膜的制備方法。

背景技術

氮化碳指的是一種硬度可以和金剛石相媲美而在自然界中尚未發現的新的共價化合物。1989年理論上預言其結構，1993年在實驗室合成成功。1996年，Teter和Hemley通過計算認為氮化碳可能具有5種結構，即α相，β相，立方相、準立方相以及類石墨相。除了類石墨相外，其他4種結構物質的硬度都可以與金剛石相比擬。

但是，氮化碳薄膜的制備卻是非常不容易，早期許多研究學者也成功制備了氮化碳薄膜，但氮含量不穩定以及氮不易摻入到薄膜中等問題十分突出，以及所制備的薄膜基本處于非晶態，這些都進一步限制了后續氮化碳薄膜的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種離子注入式氮摻雜氮化碳薄膜的制備方法，該方法能夠提高氮化碳薄膜的晶體化，且薄膜中的氮不易流失，制備過程簡單方便。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種離子注入式氮摻雜氮化碳薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、取單晶硅作為襯底，清洗襯底，去除襯底表面污垢；

S2、將清洗后的襯底放入離子注入機的磁控濺射腔，采用碳靶，氮氣作為離子源，氬氣作為濺射氣體，通過離子注入機制備得到所述氮摻雜氮化碳薄膜。

進一步的，步驟S1依次用丙酮、酒精、去離子水分別對襯底進行超聲波清洗，去除襯底表面的污垢，然后用電風吹吹干。

進一步的，步驟S2在離子注入機濺鍍之前先進行預濺鍍，除去碳靶表面的雜質與污物。

本發明的有益效果是：

一、整個制備過程中只有碳靶進行起輝鍍膜，工藝過程簡單，質量容易控制；

二、通過離子注入機，有效提高了氮的離子化，并使氮較容易摻入到薄膜中，提高氮化碳薄膜的晶體化；

三、氮的離子化摻入解決了氮在薄膜中不易摻入的缺陷，同時也能夠提升

氮在薄膜中的摻雜量，使薄膜中的氮以化合物的形成存在，使薄膜中的氮不易流失。

具體實施方式

本發明提供一種離子注入式氮摻雜氮化碳薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、取單晶硅作為襯底，依次用丙酮、酒精、去離子水分別對襯底進行超聲波清洗，去除襯底表面的污垢，然后用電風吹吹干；

S2、將清洗后的襯底放入離子注入機的磁控濺射腔，采用碳靶，當真空度符合要求時，通入濺射氣體氬氣，先進行預濺鍍，除去碳靶表面的雜質與污物；然后以氮氣作為離子源，通過離子注入機制備得到所述氮摻雜氮化碳薄膜。

本實施例真空度為5.0*10-4Pa，濺鍍時，工作氣壓2.0Pa、濺鍍功率300w，氬氣為20sccm，濺射時間15min。

得到的氮摻雜氮化碳薄膜經檢測，結晶狀態良好，電阻率為8.36*1012Ω.cm，透過率為90.5％。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。