The invention relates to a preparation method of carbon nitride, in particular to a method for preparing single crystal cubic carbon nitride thin film. The preparation method comprises the following steps: the silicon substrate in atomic layer deposition equipment reaction chamber; the first reaction precursor contains carbon and nitrogen of the body to pass into the atomic layer deposition equipment reaction chamber, carbon and nitrogen atoms are chemically adsorbed on the surface of a silicon substrate; through oxidation reaction on the surface of the silicon substrate is formed of hydroxyl structure the formation of N-O-C structure; dehydration hydroxyl structure at high temperature; into the second precursors by reduction reaction reduction off O elements and formation of by-products accordingly, carbon and nitrogen atoms to the silicon substrate surface completely spontaneous bonding; repeat the above steps can form single crystal cubic carbon nitride film on the substrate surface. The present invention also has the advantages of simple operation, high conversion rate and low energy consumption, and the structure of the single crystal cubic carbon nitride film is complete.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氮化碳的制备技术,具体涉及。
技术介绍
自从有人在上世纪末提出一种硬度可能超过金刚石的亚稳相β -C3N4后,这种材料的研究就一直是材料学的一个研究热点,后来科学家又陆续的计算出了 C3N4的其他几种相态:α相、立方相、准立方相和类石墨相,这五种相态除类石墨相外,其余相态都比金刚石硬,其原理在于氮化碳中的碳是SP3杂化形成的,和金刚石中的碳的杂化情况相同,且氮化碳中的碳氮键比金刚石中的碳碳键短,且键能大,因此氮化碳比金刚石硬。氮化碳除了具备高硬度和高弹性外,还具有耐磨损、防腐蚀、耐高温等特性,能很好的运用于机械加工领域;它具有宽能带间隙和高导热性,是半导体和光学器件的候选材料。但是要把氮化碳从理论变为实际,科学家们尝试了多种方法,如等离子体辅助化学气相沉积法、反应溅射法、激光烧蚀法等,但制作出来的氮化碳薄膜多呈非晶结构,其原因在于当这五种晶相同时无序的生长,会导致最后形成的薄膜出现非晶的结构。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供,该方法操作简单,转化率高,能耗小,且制得的薄膜结构完整。为了达到上述目的,本专利技术采用的技术方案为,,包括如下步骤:(1)将娃衬底放置于原子层沉积设备反应腔中;(2)向所述原子层沉积设备反应腔中通入包含碳氮元素的第一反应前驱体,所述第一反应前驱体源电离后的碳氮原子在所述硅衬底表面进行化学吸附;(3)所述吸附在硅衬底上的碳氮原子通过氧化反应使所述硅衬底表面形成羟基结构;(4)所述硅衬底表面的羟基结构在高温下脱水形成只含有C、N和O元素的结构;(5)所述只含有C、N和O元素的结构与第二反应前驱体发生还原反应,还原 ...
【技术保护点】
一种单晶立方形氮化碳薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将硅衬底放置于原子层沉积设备反应腔中;(2)向所述原子层沉积设备反应腔中通入包含碳氮元素的第一反应前驱体,所述第一反应前驱体源电离后的碳氮原子在所述硅衬底表面进行化学吸附;(3)所述吸附在硅衬底上的碳氮原子通过氧化反应使所述硅衬底表面形成羟基结构;(4)所述硅衬底表面的羟基结构在高温下脱水形成只含有C、N和O元素的结构;(5)所述只含有C、N和O元素的结构与第二反应前驱体发生还原反应,还原掉O元素并形成相应的副产物,直到所述硅衬底表面的碳氮原子完全自发成键;(6)重复所述步骤(2)至(5),即可在所述衬底表面形成单晶立方形氮化碳薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:饶志鹏,万军,夏洋,陈波,李超波,石莎莉,李勇滔,李楠,
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所,
类型:发明
国别省市:
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