硅掺杂碳靶材的制备及溅射薄膜生长模式分析
来源期刊：稀有金属材料与工程2020年第12期
论文作者：白雪 刘宇阳 王星奇 桂涛 杨磊 王星明 储茂友
文章页码：4207 - 4214
关键词：C/Si;靶材;β-SiC;热处理;热压;
摘 要：以石墨、碳化硅、硅粉体为原料,采用预处理工艺得到复合原料粉体,热压烧结制备C/Si 80/20 at%靶材。将制备的靶材在不同基片上溅射镀膜,分析薄膜的形貌及其生长模式。通过扫描电镜观察微观形貌、四探针测试电阻率、XRD结合拉曼光谱分析晶体结构,结果如下:（1）石墨和硅粉球磨混合48 h可获得Si元素均匀分布的C/Si复合粉体;该粉体在1900℃下真空热处理时,C/Si通过互扩散生成等轴晶3C-SiC;（2）不同粒径的β-SiC粉体在1900℃真空热处理时,颈部生长速率和晶体结构转变存在显著差异。在高温下,纳米β-SiC粉体蒸气压高,颈部增长速率快,通过蒸发-凝聚再结晶后可获得球形度良好的3C-SiC微米颗粒;（3）以C/Si/SiC 70/10/10 at%及C/Si 60/20 at%2种粉体为原料,采用球磨和高温真空热处理得到预处理粉体并热压制备C/Si 80/20 at%靶材,结果表明:与C/SiC 60/20 at%二元组分体系相比,三元组分预处理粉体制备靶材的均匀性好,平均电阻率3.9 mΩ·cm,极差0.59 mΩ·cm,密度2.35 g/cm3,石墨化度0.17,石墨晶体完整性好;（4）将制备的C/Si80/20at%靶材分别在硅片、玻璃以及陶瓷基片上磁控溅射制备类金刚石薄膜,结果发现:在Si基体表面薄膜呈纵向生长模式,膜层微粒小于20nm;在玻璃基体表面膜层呈层状生长模式且结合紧密;在陶瓷基体表面薄膜呈片状生长模式,膜层由微米级颗粒结合组成,与陶瓷基体的微观组织相似。
白雪，刘宇阳，王星奇，桂涛，杨磊，王星明，储茂友
摘 要：以石墨、碳化硅、硅粉体为原料,采用预处理工艺得到复合原料粉体,热压烧结制备C/Si 80/20 at%靶材。将制备的靶材在不同基片上溅射镀膜,分析薄膜的形貌及其生长模式。通过扫描电镜观察微观形貌、四探针测试电阻率、XRD结合拉曼光谱分析晶体结构,结果如下:（1）石墨和硅粉球磨混合48 h可获得Si元素均匀分布的C/Si复合粉体;该粉体在1900℃下真空热处理时,C/Si通过互扩散生成等轴晶3C-SiC;（2）不同粒径的β-SiC粉体在1900℃真空热处理时,颈部生长速率和晶体结构转变存在显著差异。在高温下,纳米β-SiC粉体蒸气压高,颈部增长速率快,通过蒸发-凝聚再结晶后可获得球形度良好的3C-SiC微米颗粒;（3）以C/Si/SiC 70/10/10 at%及C/Si 60/20 at%2种粉体为原料,采用球磨和高温真空热处理得到预处理粉体并热压制备C/Si 80/20 at%靶材,结果表明:与C/SiC 60/20 at%二元组分体系相比,三元组分预处理粉体制备靶材的均匀性好,平均电阻率3.9 mΩ·cm,极差0.59 mΩ·cm,密度2.35 g/cm3,石墨化度0.17,石墨晶体完整性好;（4）将制备的C/Si80/20at%靶材分别在硅片、玻璃以及陶瓷基片上磁控溅射制备类金刚石薄膜,结果发现:在Si基体表面薄膜呈纵向生长模式,膜层微粒小于20nm;在玻璃基体表面膜层呈层状生长模式且结合紧密;在陶瓷基体表面薄膜呈片状生长模式,膜层由微米级颗粒结合组成,与陶瓷基体的微观组织相似。
关键词：C/Si;靶材;β-SiC;热处理;热压;
