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硅作为目前微电子工业的主导材料和硅集成电路的物质基础,一直以来都发挥着重要作用,推动一次又一次的电子科技革命。与普通的单质硅相比,纳米结构的单质硅在物化性能上发生巨大改变。近年来,无论在基础研究领域或是应用研究领域,纳米硅材料都得到科学界的重视。 硅钢是电力和电讯工业用以制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器以及其它电器仪表的重要磁性材料。随着硅含量的增加,硅钢的电阻率增大,涡流损失减小,从而在较高频率下表现出优良的磁性,然而电工钢的延伸率急剧降低,因脆性大而难以用传统轧制方法获得。综上所述,研究激光诱导化学气相沉积制备纳米硅粉及其在低硅钢表面沉积行为具有重要意义。 本文研究了激光诱导化学气相沉积(LICVD)法制备纳米硅粉并在低硅钢表面沉积的行为,确定了实验的过程及工艺。同时利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)等进行检测,研究了纳米硅粉及沉积层的组织、相、成分及不同工艺参数的影响。研究结果表明: 随反应气体硅烷(SiH4)含量升高,SiH4分解的激光功率阈值下降。反应气体流量、激光功率、反应气体硅烷含量对制备纳米硅粉的粒径及结晶状态有很大影响:反应气体流量越大,粉体粒径越小且结晶越不完全;激光功率越大,粉体粒径越小结晶状态越趋向于晶态;反应气体硅烷含量越大,粉体粒径越小且结晶状态越趋于晶态。 基体预热对硅粉在基体表面的沉积有重大意义:基体未预热,硅粉在基体表面呈物理吸附状态;基体预热后,沉积层与基体可以实现元素的相互扩散且具有一定结合强度。 利用LICVD法通过在低硅钢表面沉积硅粉实现向基体表面快速渗硅是可行的。激光功率对表层硅含量影响比较大:激光功率越大越有利于硅元素沉积层向基体表层渗透。较低功率下的散焦激光诱导化学气相沉积不会对沉积样品的组织造成很大影响。