论文部分内容阅读
化学气相沉积碳化硅具有许多优异的性能,可作为高温半导体、硬质耐磨涂层和抗高温氧化涂层等重要材料使用。本文采用等温等压化学气相沉积技术,分别以CH3SiCl3(MTS,Methyltrichlorosilane)-H2和SiCl4-CH4-H2为气源,在800℃到1100℃的沉积温度、一个大气压实验条件,在陶瓷基体上制备了SiC薄膜材料。利用SEM、XRD、显微拉曼光谱、EDAX元素分析、高分辨电子显微镜(HRTEM)等测试技术对沉积薄膜的结构和组成进行了表征。
在化学气相沉积动力学实验中,发现以CH3SiCl3-H2为气源的化学反应表观活化能是133.69~158.63 kJ/mol,约与Si-Cl化学键的键能相当,表明化学气相沉积为化学反应控制过程。
材料的结构分析发现:当沉积温度为1100℃时,以CH3SiCl3-H2为气源沉积可以得到纯净的SiC薄膜,且以β-SiC(111)为择优定向生长面,薄膜由微米级的金字塔锥形结构颗粒组成,硅含量随着沉积温度降低而增加。以SiCl4-CH4-H2为气源沉积得到非晶态碳掺杂的SiC薄膜。此外,以CH3SiCl3-H2为气源沉积的SiC颗粒平均粒径均比以SiCl4-CH4-H2为气源的粒径大。
通过研究薄膜的电性能,发现以CH3SiCl3-H2为气源制备的SiC薄膜的方块电阻1100℃沉积温度下大约是15 kΩ,且方块电阻随着沉积温度的下降急剧升高,1000℃沉积温度下大约是1 MΩ。在1100℃的沉积温度,以SiCl4-CH4-H2为气源制备SiC薄膜的方块电阻大约是10 kΩ。薄膜电阻率与薄膜的结构和组成有良好的相关性。