3C-SiC厚膜（＞10mm）具有高硬度、高热导率、高化学稳定性、宽禁带和高电子迁移率等优良特性,在结构涂层和半导体器件领域中被广泛地使用。3C-SiC的晶体结构决定了其使用性能,目前,关于3C-SiC晶体结构的研究趋于完善,但其结构与性能相互作用及内在原理方面的系统性研究较为匮乏。本论文采用氯化物激光化学气相沉积法（chloride laser chemical vapor deposition）制备3C-SiC厚膜,充分表征SiC厚膜的微观结构,研究SiC厚膜力学、电学性能与其微观结构的影响规律及作用机理。首先,分别选取甲基三氯硅烷（MTS）和四氯化硅（SiCl4）+甲烷（CH4）作为反应前驱体,采用红外连续激光作为激发源制备3C-SiC厚膜。研究结果表明,以MTS作为前驱体制备SiC厚膜在高沉积压强(Ptot=40 k Pa)下容易出现第二相杂质。在低压强(Ptot=4/6 k Pa)下获得＜111＞择优取向3C-SiC,其余皆为＜110＞取向,最高沉积速率为390mm/h;以SiCl4+CH4作为前驱体制备SiC厚膜在所有实验条件下均为单一相,随沉积压强的升高,3C-SiC厚膜择优取向由＜110＞取向逐渐转变为＜111＞取向,最高沉积速率为2842mm/h。研究表明,SiCl4更适合作为前驱体调控SiC厚膜的结构。此外,本研究使用电子背散射衍射（EBSD）研究了＜110＞取向和＜111＞取向3C-SiC厚膜的微观结构和生长机理,其中,＜110＞取向SiC厚膜在平行生长方向上存在少量层错,层错密度约为4×10~3mm-2。＜111＞取向SiC厚膜在垂直生长方向上存在高密度层错,层错密度约为1×10~7mm-2。两种取向SiC厚膜的生长过程皆可分为三个阶段,首先均在石墨基板附近进行短时间地随机取向小晶粒生长,随后＜110＞取向SiC厚膜在沉积一层＜111＞取向SiC柱晶层后转变为＜110＞取向SiC柱状晶生长,而＜111＞取向SiC厚膜经历长时间的晶粒竞争生长后转变为＜111＞取向柱状晶生长。其次,研究了SiC厚膜中物相、晶粒尺寸和择优取向对其力学性能的影响及作用机理。研究表明,单相SiC厚膜的硬度高于含第二相杂质SiC的硬度;SiC厚膜的硬度随晶粒尺寸的降低而增加,符合Hall-Petch关系;＜111＞取向SiC厚膜硬度高于＜110＞取向硬度。由于CVD法较烧结法所制备的SiC具有高纯度、高致密度和高择优取向等特性,激光CVD-SiC的硬度和耐磨损性能均优于烧结SiC。此外,本研究采用紫外脉冲激光与红外连续激光构成双激光激发源进一步降低SiC厚膜晶粒尺寸以提升其力学性能。研究表明红外激光制备的SiC为柱状晶形貌,晶粒尺寸分布于5-100mm,显微硬度为31 GPa,而双激光制备的SiC为等轴晶形貌,晶粒尺寸分布于0.5-5mm,显微硬度提升至35 GPa。在测试结果和理论分析的基础上,提出了紫外激光在化学气相沉积中的作用机理。最后,探讨了决定SiC厚膜电导率的影响因素及作用机理。在本征SiC中,提高晶粒尺寸并降低缺陷密度可提高SiC的电导率。当沉积压强为4 k Pa时,SiC晶粒尺寸为35mm,缺陷密度为4×10~3mm-2,电导率取得最大值4.8 Sm-1。本研究通过共沉积第二相的方法提升SiC厚膜的电导率。当SiCl4和CH4流量为200sccm,H2流量提升至5000 sccm时,C和SiC形成均匀复合结构,C/SiC复合厚膜的电导率达到2.5×10~4 Sm-1,为本征SiC厚膜的10~2-10~7倍,达到文献报道的最高水平。此外,本实验通过原位氮掺杂制备了高电导率＜110＞取向3C-SiC厚膜。氮掺杂3C-SiC的电导率随氮气体积分数(fN2)的增加先增大后减小,fN2=20%时达到最大值740.7 Sm-1。＜110＞取向SiC较＜111＞取向SiC具有更低的杨氏模量,有望提高其作为压力传感器的灵敏度。