一种氮化镁薄膜及其制备方法技术

一种氮化镁(Mg3N2)薄膜及其制备方法，属于无机非金属材料领域。其是将高纯Mg靶和清洗后的衬底(硅、蓝宝石、石英、以六方氮化硼为缓冲层的硅、以六方氮化硼为缓冲层的蓝宝石等)放入射频磁控溅射生长室内，采用反应射频磁控溅射技术，利用高纯N2在强电场下电离形成等离子体与溅射出来的Mg反应，生成Mg3N2沉积在衬底上形成薄膜。本发明专利技术方法简单，成本低廉，安全可靠，无毒无害；同时可以通过调节Mg靶的靶距、溅射功率、溅射时间以及衬底温度等参数来控制薄膜的生长速率和薄膜厚度，可获得大面积、高质量的Mg3N2薄膜，实现薄膜的可控性以及重复性生长。

A Magnesium Nitride Thin Film and Its Preparation Method

The invention relates to a magnesium nitride (Mg3N2) film and a preparation method thereof, belonging to the field of inorganic non-metallic materials. The high purity Mg target and cleaned substrates (silicon, sapphire, quartz, silicon with hexagonal boron nitride as buffer layer, sapphire with hexagonal boron nitride as buffer layer) are emitted into incident frequency magnetron sputtering growth chamber. Reactive radio frequency magnetron sputtering technology is used to ionize high purity N2 under strong electric field to form Mg reaction between plasma and sputtered Mg, and Mg3N2 is deposited on the substrate to form Mg3N2. Film. The method of the invention is simple, low cost, safe and reliable, non-toxic and harmless; meanwhile, the growth rate and thickness of the film can be controlled by adjusting the target distance, sputtering power, sputtering time and substrate temperature of the Mg target, and a large area and high quality Mg3N2 film can be obtained, thus realizing the controllable and repetitive growth of the film.

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镁薄膜及其制备方法
本专利技术属于无机非金属材料
，具体涉及一种氮化镁(Mg3N2)薄膜及其制备方法。
技术介绍
Mg3N2是镁和氮的无机化合物。在室温和标准大气压下，工业上生产的Mg3N2是一种黄绿色粉末。Mg3N2的工业用途很广泛，常作为烧结助剂用来制备高硬度、高导热性、耐腐蚀、耐磨损、耐高温的氮化硼、氮化硅等特种陶瓷材料。Mg3N2在储氢材料、核燃料回收、建筑钢材的冶炼等方面也有重要作用。此外，Mg3N2作为触媒，还能在高温高压下促进六方氮化硼转化为立方氮化硼，同时促进生成六方氮化硼的反应。第一性原理计算表明，常温常压下Mg3N2具有反方铁锰矿结构，属于立方晶系，晶格常数约为为直接带隙半导体材料。根据Mg3N2的紫外可见吸收光谱可以确定其光学带宽约为2.8eV。因此，Mg3N2作为电子功能材料也具有应用前景。为了实现Mg3N2在电子功能材料方面的应用，制备出高质量Mg3N2薄膜是非常关键的。目前制备Mg3N2的方法主要包括：氧化镁为催化剂下金属镁与氮气直接反应法、在氮气气氛中镁线圈的爆炸法、低压化学气相沉积法、镁与氨气的直接反应法、镁与氮在氮等离子体中的反应法等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Mg3N2薄膜的制备方法，其步骤如下：(1)将高纯Mg靶材和清洗后的衬底依次放入磁控溅射生长室内，Mg靶材与衬底之间距离为4～6cm；(2)抽真空使生长室本底真空度≤8.0×10

【技术特征摘要】
1.一种Mg3N2薄膜的制备方法，其步骤如下：(1)将高纯Mg靶材和清洗后的衬底依次放入磁控溅射生长室内，Mg靶材与衬底之间距离为4～6cm；(2)抽真空使生长室本底真空度≤8.0×10-4Pa，加热使衬底升温至400～600℃；通入高纯N2气，N2流量为80～120sccm，控制生长室内工作压强为0.8～1.0Pa，并用挡板遮挡在衬底与靶材之间；(3)将Mg靶材与射频电源(频率为13.56MHz)连接，溅射功率为150～200W；选择自动调节模式使得Mg靶材表面出现辉光，先预溅射20～30min；然后打开档板，开始在衬底上沉积Mg3N2薄膜，沉积速率为30～50nm/min，溅射时间为100～150min；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈占国，王帅，陈曦，赵纪红，刘秀环，侯丽新，李方野，高延军，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22