Si基SiC薄膜物理制备工艺研究进展

随着微纳电子器件集成化程度不断提高,用Si基SiC薄膜取代SiC体单晶引起了人们极大的兴趣,这种方法不仅有利于降低生产成本,还能与Si基大规模集成电路兼容。文章综述了磁控溅射、分子束外延、离子束溅射、离子注入4种物理制备Si基SiC薄膜主要工艺的研究进展,简单阐述了各种工艺对薄膜性能的影响,对各种工艺的优缺点和存在的问题进行了评述,同时指明了Si基SiC薄膜领域未来的发展方向。

Nano-SiC薄膜对太阳能电板转换效率影响的研究

采用丝网印刷法在太阳能电板超白玻璃表面制备出不同厚度的Nano-SiC薄膜,研究了Nano-SiC薄膜厚度对光子透过率和户外太阳能电板转换效率的影响。结果表明,经过两层Nano-SiC薄膜处理后,超白玻璃的平均光子透过率提高了12%左右;同时Nano-SiC薄膜可以降低户外太阳能电板转换效率的降低速率,经过两层Nano-SiC薄膜处理后太阳能电板的转换效率降低速率约为未处理时的0.3倍。

丝网印刷nano-SiC薄膜阴极的电子特性的研究

研究了低成本大面积丝网印刷在玻璃衬底上均匀的纳米碳化硅(nano-SiC)薄膜的场致发射特性。提出了机械分散团聚的nano-SiC的方法,实验了适合导电玻璃衬底上制备nano-SiC薄膜的浆料配方,摸索导电玻璃衬底上nano-SiC薄膜的烧结工艺,研究了不同nano-SiC含量的薄膜的场发射特性,得到了最佳场致发射特性的配方比例。对样品进行微观分析和表征。具有稳定均匀场致发射性能的nano-SiC薄膜可作为显示器器件的阴极材料。

Nano-SiC薄膜在太阳能电池窗口表面的应用

由于环境的污染使空气中有泥土,太阳能电池在户外使用一段时间后,其窗口表面就会附着一些灰尘颗粒影响其进光量,进而影响太阳能电池的光电转换效率。采用溶胶凝胶法制备并通过热烧结过程,将Nano-SiC透明薄膜制备在太阳能电池窗口表面。通过实验测试了表面制备不同厚度的Nano-SiC薄膜对太阳能电池I-V特性的影响。实验结果表明Nano-SiC薄膜具有很好的光子透过性和自洁能力,能够提高太阳能电池的光电转换效率。

纳米SiC颗粒对镁合金搅拌摩擦焊接头性能影响研究

为提高AZ31镁合金焊接接头的综合性能,文章分别研究了无纳米SiC-1道次、添加纳米SiC-1道次和SiC-4道次的搅拌摩擦焊焊接接头,通过光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机分析了焊接接头的微观组织与力学性能;利用电化学工作站研究了接头的腐蚀行为,采用扫描电镜、EDS和XRD分析了接头的腐蚀形貌、元素成分和物相组成。结果表明,搅拌摩擦焊焊接接头成形良好、无缺陷;接头焊核区组织为均匀的等轴状晶粒,焊接道次的增加可有效改善SiC颗粒的分布情况,异质形核位点的存在起到了晶粒细化的作用,提高了接头的力学性能;在3.5%NaCl溶液腐蚀试验中,含SiC颗粒的接头耐腐蚀性能提升,其中SiC-4道次的接头耐腐蚀性能最佳。

碳化硅晶圆高温磁控溅射制备铝薄膜异常结晶现象

在碳化硅表面使用高温磁控溅射法制备铝薄膜过程中有时会出现异常“斑点”现象,针对出现该异常现象可能的原因进行了研究,确认其主要因素为溅射温度和溅射功率,SiC表面状态和金属体系对异常现象的出现影响很小。采用白光干涉仪测定正常和异常区域表面形貌和粗糙度,结果表明“斑点”区域粗糙度明显低于正常区域,两者分别为1.7和5.6 nm。采用聚焦离子束分析技术对比剖面结构差异,发现“斑点”区域存在明显晶粒合并现象,金属表面晶界比正常区域少很多。“斑点”形成的可能原因是沉积过程温度过高,导致Al膜沉积初始成核过程中大量晶核合并、晶界消失,从而表面粗糙度显著降低。

聚焦离子束在二维多孔Si/Al_(2)O_(3)/SiC薄膜透射电镜截面微观结构表征中的应用

二维多孔Si/Al_(2)O_(3)/SiC薄膜材料的透射电镜截面微观结构表征中,存在薄膜易脱落、脆性大、耐磨性差,以及选区制备难度大、制样效率低、成功率低等问题。采用聚焦离子束技术,成功地进行了二维多孔Si/Al_(2)O_(3)/SiC薄膜的透射电镜截面微观形貌的表征。结果表明,聚焦离子束技术是一种可以有效减少二维多孔薄膜样品制备过程中的损伤,进行高质量进行透射电镜截面微观结构表征的方法。

提高Nano-SiC薄膜的转化效率分析

为了最大限度地接受太阳光,充分发挥太阳能电板的光电转换性能,太阳能电板一般安装在室外房顶或空旷处,因此,其表面易附着大气中的杂物、灰尘和腐蚀物质。这些污物严重影响其光电转换效率,降低使用性能,甚至损坏器件,造成巨大损失。针对这些问题,并提出了一些改进方法。利用纳米材料的自清洁和高透过率性能对太阳能电池窗口表面进行修饰,该方法用易于工业化生产的丝网印刷法在太阳能电板窗口表面制备具有自清洁能力和高透过率的纳米SiC薄膜。

激光功率对PLC控制的SLM成形SiC增强铝基复合材料组织与性能的影响

目的提升激光选区熔化成形(SLM)SiC增强铝基复合材料的力学性能。方法以球形纳米SiC和类球形AlSi10Mg粉末为原料,采用球磨工艺和基于PLC控制的SLM技术制备了SiC增强铝基复合材料(SiC/AlSi10Mg),考察了激光功率对复合材料物相、显微组织和力学性能的影响。结果复合粉末和激光功率为120~240 W的复合材料都主要含Al相和Si相;随着激光功率的增大,Al相择优结晶取向由(111)晶面转变到(200)晶面,在较高激光功率下,SLM成形试样中SiC熔化并与基体材料发生反应形成了Al4SiC4、Al4C3碳化物。在不同激光功率的SLM成形复合材料中都可见暗黑色α-Al基体和灰白色Al-Si共晶;随着激光功率增至210 W,Al-Si共晶组织逐渐碎片化并演变为网状,平均晶粒尺寸和小角度晶界体积分数逐渐增大。当激光功率从150 W增至240 W时,复合材料的纳米硬度和弹性模量先增后减,压缩强度逐渐减小,抗拉强度逐渐增大、断后伸长率先减后增而后又减小。结论当激光功率为210 W时,SiC增强铝基复合材料具有良好的综合力学性能,这主要与组织均匀化、晶粒细化以及碳化物/基体界面结合改善等有关。

Ni-P/纳米SiC复合镀层制备及性能研究

以45钢为基体材料,在其表面制备了Ni-P/纳米SiC复合镀层,研究了复合镀层的微观结构及热处理性能。结果表明:Ni-P/纳米SiC复合镀层由细小的胞状物构成,胞状物均匀致密,完全包覆于基体表面,复合镀层表面未见孔洞等缺陷。镀层由Ni、P、Si、C等元素构成,弥散分布Si元素、C元素来自镀层中SiC粒子。热处理后,复合镀层显微硬度、耐腐蚀性优于热处理前的复合镀层。

在(111)Si衬底上磁控溅射法制备纳米SiC薄膜

用射频磁控溅射法在硅衬底上生长出纳米颗粒结构的碳化硅薄膜 .在N2 气氛下经 3h 110 0℃退火 ,用X射线衍射 (XRD)、付里叶红外吸收谱 (FTIR)、X光电子能谱 (XPS)、原子力显微镜 (AFM )对薄膜样品进行结构、颗粒大小、组分和形貌分析 。

硅基β-SiC薄膜外延生长的温度依赖关系研究

采用常压化学气相淀积（ＡＰＣＶＤ）工艺在１０００～１４００℃温度范围内的（１００）Ｓｉ衬底上进行了β－ＳｉＣ薄膜的异质外延生长．实验结果表明，随着淀积温度的升高，外延层由多晶硅向β－ＳｉＣ单晶转变，结晶情况变好;但同时单晶生长速率却反而有所下降．

SiC薄膜的化学汽相沉积及其研究进展

介绍了SiC薄膜的一种主要制备方法———化学汽相沉积(CVD)法制备SiC薄膜的近年研究进展,并对所制备薄膜的结构特征与物理性质进行了简要评述。

耐磨涂层用SiC/PI复合薄膜的碳化研究

目的拓宽碳化硅增强聚酰亚胺（SiC／PI）复合薄膜在耐磨涂层领域的应用。方法利用流延成膜法制备SiC／PI复合薄膜，在氮气氛围中对复合薄膜进行600～1000℃的碳化处理，并对碳化后的薄膜进行SEM．XRD及FTIR等测试．分析碳化过程中组织结构的变化。结果由于SiC纳米颗粒起到物理交联点的作用．复合薄膜的热稳定性和残碳率得到提高，同时也具有了断裂塑性特征。随着碳化温度升高，复合薄膜六角碳层结构逐步完善。PI在碳化中，芳核自由基聚合成环数更多的分子，且SiC与PI的界面处产生Si—O键。结论碳化过程中，SiC纳米粒子与PI作用形成微弱的化学键合，改善了碳膜的界面结合情况．使得其耐热性得到提高。

多孔β-SiC薄膜的蓝光发射

通过射频溅射的方法在单晶硅衬底上沉积了 β SiC薄膜 ,用HF酸 (40 % )和C2 H5OH(99% )的混合溶液对 β SiC薄膜进行了电化学腐蚀处理 ,形成了多孔 β SiC(PSC)薄膜 .利用荧光分光光度计研究了样品的光致发光 (PL)特性 ,用原子力显微镜 (AFM)和扫描电子显微镜 (SEM )观察了样品腐蚀前后的表面形貌 .结果表明 :多孔 β SiC薄膜具有较强的蓝光发射特性 ;通过改变腐蚀时间 ,可以改变蓝光发射的强度 ,也可以观察到蓝光 红光同时发射的现象 ;降低HF酸的浓度 ,蓝光发射峰明显变弱 ,并对多孔 β SiC薄膜的发光机理及其微观结构进行了讨论 .

用SiC薄膜作防氚渗透阻挡层的研究

采用分步偏压辅助射频溅射法在 316L不锈钢表面制备SiC薄膜 ,作为聚变堆第一壁及包层结构材料的氚渗透阻挡层。扫描电镜观察表明 ,制备的膜致密、均匀 ,且与基体结合牢固。X射线衍射分析表明 ,膜具有(111)面择优取向的 β SiC微晶结构。傅里叶变换红外光谱分析发现 ,对应于 β SiC的Si C键存在伸缩振动吸收峰。采用中间复合过渡层技术 ,可以提高SiC膜与不锈钢基体的结合强度。测量了 5 0 0℃时带有SiC膜的 316L不锈钢的氚渗透率 ,与表面镀钯膜的 316L相比 ,氚渗透率减低因子 (PRF)值达到 10 4 以上。溅射时衬底偏压和射频功率要影响膜的结构 ,从而影响PRF值。根据分析结果 ,从不同的膜制备工艺中初步筛选出了合适工艺。

在硅衬底上用HFCVD法生长的纳米SiC薄膜及其室温光致发光

用热丝化学汽相淀积 (HFCVD)法在硅衬底上生长具有纳米晶粒结构的碳化硅薄膜 .用X射线光电子谱仪 (XPS)、X射线衍射 (XRD)、傅里叶红外吸收光谱 (FTIR)、紫外光 Raman散射谱和高分辨透射电子显微镜 (HRTEM)对薄膜样品进行了结构和组分分析 ,并在室温条件下观察到了薄膜的高强度可见光发射 .

HFCVD法制备SiC薄膜工艺

分析研究了热丝化学汽相沉积 (HFCVD)法工艺参数的变化对 Si C薄膜质量的影响。结果表明 ,合理的选取工艺参数 ,可在较低温度 (70 0～ 90 0℃ )下 ,沿 Si(1 1 1 )晶向异质生长出高质量的准晶 Si C薄膜。

溅射技术在SiC薄膜沉积中的应用和工艺研究进展

近年来,国内外SiC薄膜材料制备工艺研究迅速发展,由此带来SiC薄膜性能方面的研究也获得长足的进步,新技术、新工艺、新性能不断涌现。溅射SiC技术相对于其它沉积技术(CVD、PIP等)有许多独特的优点:沉积温度低、结合性和致密性好、表面平整、硬度高、光电性能优异以及工艺安全环保等,因此越来越受到重视,且已经成为沉积高性能SiC薄膜的重要技术方法。主要论述了几种不同溅射技术,着重介绍了溅射技术在SiC薄膜制备中的研究进展及SiC薄膜性能方面的研究进展和应用,并且展望了溅射技术制备SiC薄膜的发展前景和当前热点研究领域。

SiC/SiO_2镶嵌结构薄膜光致发光特性研究

采用 SiC/SiO_2复合靶,用射频磁控共溅射技术和高温退火的方法制备了 SiC/SiO_2纳米镶嵌结构复合薄膜,并应用傅里叶红外吸收(FTIR),X 射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)实验分析了薄膜的结构、表面形貌以及光致发光性能。结果表明,样品经高温退火后在 SiO_2基质中有 SiC 纳米颗粒形成。以 280 nm 波长光激发样品薄膜表面,显示出较强的 365 nm 的紫外光发射以及 458 nm 和 490 nm 处的蓝光发射,其发光强度随退火温度从 800℃升高至 1 050℃而增强。其发光归结为薄膜中与 Si-O 相关的缺陷形成的发光中心。