碳化硅基抗高溫氧化薄膜的制備與表征.pdf

1、本文在微波電子回旋共振(MW-ECR)等離子體輔助下，分別以單晶硅靶、石墨靶和陶瓷SiC靶為濺射靶材，Ar氣為濺射氣體，制備了富硅SiC和SiC薄膜，然后將其放入退火爐中進(jìn)行空氣氧化。通過傅里葉變換紅外吸收光譜、X射線光電子譜、原子力顯微鏡及納米壓痕等表征手段研究了不同實(shí)驗(yàn)條件下制備的薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、元素配比、納米硬度及抗氧化性能。結(jié)果表明:
　　1)利用單晶硅靶和石墨靶制備富硅SiC薄膜時(shí)，通過改變Si、C靶濺射功率、沉積溫度、

2、沉積偏壓及真空退火溫度等，研究了沉積參數(shù)對(duì)薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、元素配比及納米硬度的影響。在室溫?zé)o偏壓的實(shí)驗(yàn)條件下，通過FT-IR測(cè)試結(jié)果我們找到了合適的濺射功率為Si200 W、C300 W。薄膜中的Si元素的相對(duì)含量為75.8％，C元素相對(duì)含量為19.9％。隨著基底溫度的升高，薄膜中的Si元素相對(duì)含量降低，由室溫75.8％減少到61.4％，C元素由19.9％增加到31.2％。隨著基底偏壓由0V增加到150 V，Si元素的相對(duì)含量由75.8

3、％減少到61.0％，C元素相對(duì)含量由19.9％增加到31％。隨著真空退火溫度由RT增加到1000℃，薄膜中Si-C鍵紅外吸收峰強(qiáng)度增加，峰位藍(lán)移、半峰寬變窄，峰型由高斯型轉(zhuǎn)變?yōu)槁鍌惼澬?。薄膜的硬度由RT的27 GPa增加到600℃的34 GPa，當(dāng)退火溫度近一步增加，薄膜硬度開始降低，直至1000℃的29 GPa。
　　2)將室溫?zé)o偏壓條件下制備的富硅SiC及SiC薄膜放入退火爐中進(jìn)行空氣氧化，SiC薄膜經(jīng)過800℃空氣退火后，薄

4、膜表層出現(xiàn)氧化，SiC薄膜的高溫抗氧化溫度為800℃。而富硅SiC薄膜經(jīng)過900℃空氣退火之后，才開始出現(xiàn)氧化，富硅SiC薄膜的高溫抗氧化溫度為900℃。隨著退火溫度進(jìn)一步升高，SiC薄膜被繼續(xù)氧化。在退火溫度達(dá)到1000℃時(shí)，SiC薄膜氧化程度增強(qiáng)較明顯，富硅SiC薄膜的氧化程度增強(qiáng)不大。SiC薄膜與富硅SiC薄膜分別經(jīng)過800℃、900℃空氣退火后，薄膜的機(jī)械硬度達(dá)到最大，分別為25 GPa、23 GPa。當(dāng)退火溫度達(dá)到1000℃時(shí)