非晶碳薄膜(a-C),由于本身具备较宽的禁带宽度,是一类潜在的新型半导体材料,在诸多领域具有广泛的应用前景,已成为研究的热点。但是由于a-C中存在大量类金刚石的sp~3键,展现出了较高的电阻率,限制了a-C在半导体器件方面的拓展应用。通过掺杂元素,可以使a-C的光学带隙(Eopt)在4 e V到1 e V范围内调控,提高a-C的电导率,拓展其应用。如通过掺杂氮或磷,可以使a-C变成N型半导体;而掺杂硼元素,则可以得到P型非晶碳半导体薄膜。掺入缺电子的硼元素能有效调控a-C的光学带隙。这是由于,虽然a-C的结构在长程上是无序的,但是短程上可以看成是sp~2的碳分子团簇侵入在sp~3的无序碳原子矩阵当中,并且a-C遵循跳跃性导电机制,即在一定的条件下,电子可以在sp~2团簇之间跳跃性传导。在较少的硼掺杂a-C报道中,主要集中于改变硼含量来调控Eopt,但是难以控制硼含量。此外,缺少实验手段调控a-C薄膜Eopt的物理机制。所以,进一步研究硼掺杂a-C,探索可控制备带隙可调的a-C,研究其内部结构变化,以及带隙可控的物理机制,对a-C半导体薄膜研究具有重要意义。本论文利用磁控溅射制备研究了掺硼非晶碳纳米薄膜(a-C:B)制备,探索沉积条件对薄膜沉积速率以及非晶膜带隙的影响,得到了如下研究结果。1、探索了不同工作气压、基底温度、硼靶功率以及碳靶功率对沉积速率的影响。获得最优沉积速率的实验条件:为工作气压1.0 Pa,基底温度200℃,硼靶功率160 W和碳靶功率50 W,沉积速率高达10.55 nm/min。2、研究了a-C:B的光学带隙变化情况。通过SEM和XRD等表征手段,证明样品为粒径尺寸在30 nm-80 nm的纳米非晶薄膜。通过拉曼、XPS、紫外等测试,发现随着基底温度、碳靶功率、硼靶功率的的增加,薄膜的光学带隙均变小,变化范围在3.19 e V到2.78 e V之间。3、根据a-C:B薄膜光学带隙变化规律,获得在不同外界能量下硼原子致使a-C:B薄膜带隙变化的原因:(a)在外界能量较低的情况下,硼原子只能作用于sp~2键中较弱的π键上,硼原子以混合物的形式存在于a-C中;(b)在外界能量较高的情况下,硼原子能够作用于sp~3键中的σ键上,以使sp~3键转变为sp~2键,此时硼原子与碳原子产生结合键。根本原因在于π键是最弱的键,sp~2键中的σ键比sp~3键中的σ键强。该结果有助于理解a-C中的掺杂机制,对进一步研究非晶薄膜具有重要科学意义。