基于单一气源的PECVD方法制备SiC薄膜及其微观结构研究

为制备出满足惯性约束聚变(ICF)实验要求的SiC薄膜,本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法,以四甲基硅(TMS)作为唯一反应气源,在不同工作压强下制备SiC薄膜。利用扫描电子显微镜、表面轮廓仪、原子力显微镜、精密电子天平、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱对薄膜进行表征与分析。结果表明:SiC薄膜的成分与工作压强密切相关,随着工作压强的增加,薄膜中Si含量整体呈下降趋势;随着工作压强的增加,薄膜沉积速率先增大后减少,密度先减小后增大;与其他制备工艺相比,采用单一气源制备SiC薄膜,其表面粗糙度极低(1.25~1.85 nm),薄膜粗糙度随工作压强的增加呈先增大后减小的趋势。

用于ICF实验的SiC薄膜的制备及性能

以四甲基硅烷作为单一反应前驱体气源,采用等离子体增强化学气相沉积法在Si晶片(100)上生长SiC薄膜,研究了电极距离对薄膜微观结构和性能的影响。结果表明:在实验设定的5~9 cm电极距离下所制备的薄膜成分以Si-C键为主,具有极低的表面粗糙度(1.30~2.44 nm)和较高的硬度与弹性模量比(H/E值为0.134~0.154);电极距离越短,薄膜的密度越高。实验结果为SiC薄膜在惯性约束聚变实验中的应用奠定了基础。