TÜBİTAK MAG15.04.2008Bor nitrür, grafite çok benzer altıgen (h-BN) yapıda tabakalar halinde veya kübik yapıda (k- BN) elmasa çok yakın özelliklerde bulunabilir. k-BN bilinen malzemeler içinde elmastan sonra en sert olduğundan malzeme endüstrisinde sert metal kaplamalar yapmada (elmastan daha üstün özelliklerde, metal işlemede) kullanılmaktadır. Ayrıca, elmas sadece p-türü katkılanabildiği halde, k-BN hem p hem de n türü katkılanabilmektedir, ve dolayısıyla elektronik devrelerin yapı taşı olan p-n eklemini üretmek olası olduğundan mor-mavi ışık bölgesinde ışık algılayıcısı (detektör) ve yayınlayıcısı (LED) uygulamasına açıktır. k-BN tabanlı bu devre elemanlarının, opto-elektronik yatkınlıkları yanında, elmastan daha yüksek bir yasak enerji aralığına sahip olmalarından dolayı çok daha yüksek sıcaklık ortamlarında kullanılmalarını sağlanabilir. Son yıllarda yapılan araştırmalar k-BN’nin plazma ortamında Fiziksel Buhar Biriktirme (FBB) veya Kimyasal Buhar Biriktirme (KBB) yöntemleri ile üretilebileceğini göstermiştir. Ancak bu çalışmalar biriktirilen maddenin özelliklerine (k-BN içeriği ve mekanik gerilim) ve birikme hızına etki eden üretim parametrelerinin (kullanılan bor ve azot kaynakları, kullanılan gaz kompozisyonu, kaplanan yüzeyi oluşturan madde(taban), uygulanan plazma yoğunluğu, RF gücü, bias voltaj, taban sıcaklığı) nasıl etki ettiğini sistematik bir yaklaşımla incelememiştir. Elde, çevre birimleriyle birlikte, kurulu bulunan hem FBB, hem de KBB düzenekleriyle (yapılabilir bazı değişiklikler ve eklerle), yukarıda sözü edilen sistematik çalışma olanaklar çerçevesinde gerçekleştirilmiştir. Başka bir deyişle hem RF hem de MW kullanan KBB ve magnetron çığlama kullanan KBB teknikleriyle büyütülen filmler, eldeki ve proje bütçesiyle sağlanan olan ölçüm/test düzenekleriyle çözümlenmiştir. Böylece üretim test döngüsü yinelenerek hedeflenen mekanik ve opto-elektronik özellikte k-BN ince filmleri ve ondan üretilebilecek yapıları oluşturan en uygun üretim koşulları belirlenmeye çalışılmıştır.Boron nitride can be found in hexagonal structure (hBN) which is very much like graphite or in cubic structure with properties very close to those of diamond. Since cBN is the hardest known material after diamond is used in making hard metal covers (used in metal machining with superior properties to diamond). In addition, while diamond can be doped only in p type both p and n type doping is possible in cBN, therefore cBN can be used to make p-n junction which is a basic part of the microelectronic circuits. That means cBN can be used to make a detector or Light Emitting Diode (LED) in violet-blue region. In addition to these optoelectronic properties, cBN based circuit parts are expected to withstand very high temperatures due to the higher forbidden energy gap of cBN compared to that of diamond. Recent studies have shown that cBN can be produced by Physical Vapor Deposition (PVD) and Chemical Vapor Deposition (CVD) in plasma. But these studies have failed to determine) how all of the production parameters (boron and nitrogen sources, composition of the gas used, the material covered (substrate), plasma density, RF power, bias voltage, substrate temperature) affect on the properties (cBN content and mechanical stresses) and the deposition rate of the product with a systematic approach. The systematic study was realized in the range of available experimental ability of the present PVD and CVD equipment and accessories with some possible additions and changes. The cBN films were produced in the plasma equipment and was studied with the measurement and testing facilities that already exist in addition to measurement and testing equipment acquired within the budget of this project. The optimum production conditions of cBN with desired mechanical and optoelectronic properties were studied experimentally
