卤化物激光化学气相沉积法快速制备3C-SiC厚膜
发布时间：2023-12-11 20:21
3C-SiC因具有低的密度和热膨胀系数,高的热导率和熔点,耐热冲击、腐蚀和氧化等优异性能而成为一种非常有应用前景的功能材料。化学气相沉积法(CVD)通常被用于制备SiC薄膜材料,但传统CVD如热壁式或冷壁式CVD(HWCVD/CWCVD)、低压CVD(LPCVD)和等离子体CVD(PECVD)较低的沉积速率增加了制备SiC厚膜的成本。红外激光CVD因具有高的沉积速率而被广泛用于快速制备厚膜材料。在CVD沉积3C-SiC所用的多种前驱体中,卤化物前驱体SiCl4由于具有低的成本和高的沉积速率而受到人们青睐。因此本文结合红外激光CVD和卤化物前驱体SiCl4的优势开发出卤化物激光CVD(HLCVD)技术来快速制备3C-SiC厚膜。相对于晶粒尺寸较大的3C-SiC块体材料,微晶3C-SiC具有更为优异的力学、电学和光学性能。微晶3C-SiC薄膜通常由热丝CVD、PECVD和光解CVD等方法在低温下制备。由于这些方法的沉积速率较低,难以得到3C-SiC厚膜,从而限制了微晶3C-SiC的应用。卤化物红外激光CVD可以快速制备3C-SiC厚膜,但随着3C...
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 SiC概述
1.2.1 SiC的研究进展
1.2.2 SiC的晶体结构与性能
1.2.3 SiC多型体的生成温度范围
1.2.4 SiC的应用
1.3 传统CVD法制备SiC薄膜
1.3.1 热壁式和冷壁式CVD法制备SiC薄膜
1.3.2 热丝CVD法制备SiC薄膜
1.3.3 低压CVD法制备SiC薄膜
1.3.4 等离子体增强CVD法制备SiC薄膜
1.4 激光CVD法制备SiC薄膜
1.4.1 激光的应用
1.4.2 激光CVD法的基本原理
1.4.3 激光CVD法制备SiC薄膜的优点
1.5 沉积参数对CVD法制备SiC薄膜的影响
1.5.1 沉积温度对制备SiC薄膜的影响
1.5.2 沉积压力对制备SiC薄膜的影响
1.5.3 原料碳硅比对制备SiC薄膜的影响
1.6 本论文研究思路及技术路线
第2章 3C-SiC厚膜的制备与表征
2.1 实验的原料及其参数
2.1.1 前驱体的选取
2.1.2 基板的选取
2.1.3 激光器的选取
2.2 卤化物激光CVD法设备
2.3 3C-SiC厚膜沉积工艺条件、流程及技术路线
2.4 3C-SiC厚膜的表征
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 拉曼光谱分析
2.4.3 显微结构分析
2.4.4 密度和沉积速率测定
2.4.5 硬度和透过率测定
2.4.6 电阻率的测定
第3章 沉积参数对卤化物激光CVD法制备3C-SiC厚膜的影响
3.1 碳硅比(RC/Si)对制备3C-SiC厚膜影响
3.1.1 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜择优取向的影响
3.1.2 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜形貌和物相组成的影响
3.1.3 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜密度的影响
3.1.4 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜硬度和沉积速率的影响
3.2 沉积温度和压力对制备3C-SiC厚膜的影响
3.2.1 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜择优取向的影响
3.2.2 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜形貌的影响
3.2.3 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜沉积速率的影响
3.2.4 Si前驱体分压对3C-SiC厚膜沉积反应活化能的影响
3.2.5 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜硬度的影响
3.3 本章小结
第4章 卤化物激光CVD法快速制备透明3C-SiC厚膜
4.1 沉积压力对透明3C-SiC厚膜透过率的影响
4.2 沉积压力对透明3C-SiC厚膜择优取向的影响
4.3 沉积压力对透明3C-SiC厚膜断面形貌的影响
4.4 沉积压力对透明3C-SiC厚膜沉积速率的影响
4.5 择优取向与面缺陷密度对3C-SiC厚膜透过率的影响机制
4.6 沉积压力对透明3C-SiC厚膜晶粒尺寸和硬度的影响
4.7 本章小结
第5章 卤化物红外和紫外混合激光CVD法快速制备微晶3C-SiC厚膜
5.1 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜择优取向的影响
5.2 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜形貌的影响
5.3 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜晶粒尺寸的影响
5.4 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜硬度的影响
5.5 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜电阻率和沉积速率的影响
5.6 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 本文创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录 博士期间发表的论文
本文编号：3873302
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 SiC概述
1.2.1 SiC的研究进展
1.2.2 SiC的晶体结构与性能
1.2.3 SiC多型体的生成温度范围
1.2.4 SiC的应用
1.3 传统CVD法制备SiC薄膜
1.3.1 热壁式和冷壁式CVD法制备SiC薄膜
1.3.2 热丝CVD法制备SiC薄膜
1.3.3 低压CVD法制备SiC薄膜
1.3.4 等离子体增强CVD法制备SiC薄膜
1.4 激光CVD法制备SiC薄膜
1.4.1 激光的应用
1.4.2 激光CVD法的基本原理
1.4.3 激光CVD法制备SiC薄膜的优点
1.5 沉积参数对CVD法制备SiC薄膜的影响
1.5.1 沉积温度对制备SiC薄膜的影响
1.5.2 沉积压力对制备SiC薄膜的影响
1.5.3 原料碳硅比对制备SiC薄膜的影响
1.6 本论文研究思路及技术路线
第2章 3C-SiC厚膜的制备与表征
2.1 实验的原料及其参数
2.1.1 前驱体的选取
2.1.2 基板的选取
2.1.3 激光器的选取
2.2 卤化物激光CVD法设备
2.3 3C-SiC厚膜沉积工艺条件、流程及技术路线
2.4 3C-SiC厚膜的表征
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 拉曼光谱分析
2.4.3 显微结构分析
2.4.4 密度和沉积速率测定
2.4.5 硬度和透过率测定
2.4.6 电阻率的测定
第3章 沉积参数对卤化物激光CVD法制备3C-SiC厚膜的影响
3.1 碳硅比(RC/Si)对制备3C-SiC厚膜影响
3.1.1 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜择优取向的影响
3.1.2 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜形貌和物相组成的影响
3.1.3 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜密度的影响
3.1.4 碳硅比(RC/Si)对3C-SiC厚膜硬度和沉积速率的影响
3.2 沉积温度和压力对制备3C-SiC厚膜的影响
3.2.1 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜择优取向的影响
3.2.2 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜形貌的影响
3.2.3 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜沉积速率的影响
3.2.4 Si前驱体分压对3C-SiC厚膜沉积反应活化能的影响
3.2.5 沉积温度和压力对3C-SiC厚膜硬度的影响
3.3 本章小结
第4章 卤化物激光CVD法快速制备透明3C-SiC厚膜
4.1 沉积压力对透明3C-SiC厚膜透过率的影响
4.2 沉积压力对透明3C-SiC厚膜择优取向的影响
4.3 沉积压力对透明3C-SiC厚膜断面形貌的影响
4.4 沉积压力对透明3C-SiC厚膜沉积速率的影响
4.5 择优取向与面缺陷密度对3C-SiC厚膜透过率的影响机制
4.6 沉积压力对透明3C-SiC厚膜晶粒尺寸和硬度的影响
4.7 本章小结
第5章 卤化物红外和紫外混合激光CVD法快速制备微晶3C-SiC厚膜
5.1 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜择优取向的影响
5.2 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜形貌的影响
5.3 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜晶粒尺寸的影响
5.4 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜硬度的影响
5.5 红外和紫外混合激光沉积对3C-SiC厚膜电阻率和沉积速率的影响
5.6 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 本文创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录 博士期间发表的论文
本文编号：3873302
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