CH_(3)SiCl_(3)-H_(2)前驱体化学气相沉积法制备SiC涂层

作者：孙佳庆; 李江涛; 张东生; 赵红亮; 魏庆渤; 杨红霞

来源：表面技术, 2022, 1-12.

• CVD
• SiC涂层
• 气相组分
• 沉积速率
• 组织形貌

目的 在石墨基座表面制备碳化硅（SiC）涂层，提高其抗氧化和耐蚀性。方法 采用化学气相沉积（CVD）法在高纯石墨基体表面制备SiC涂层，结合热力学分析、SEM、XRD等分析测试方法，分析了SiC沉积过程中气相平衡组成在不同H_(2)/MTS摩尔比时随温度变化的关系，研究了工艺参数对涂层沉积速率和组织形貌的影响，探讨了SiC涂层择优取向的形成机制。结果 随着沉积温度升高，SiC沉积过程中主要含碳和含硅中间产物发生转变：CH_(4)→C_(2)H_(2)，SiHCl_(3)、SiCl_(4)→SiCl_(2)。涂层沉积速率随温度升高而快速增大，受表面化学反应控制，此时β-SiC易沿着（111）晶面生长，从而形成<111>择优取向；随着沉积温度升高，涂层平均晶粒尺寸增大，同时晶粒尺寸的差异性增强，导致涂层表面粗糙度增大。当H_(2)/MTS摩尔比较大时，单位体积内的MTS浓度降低，进而导致涂层沉积速率下降；随着H_(2)/MTS摩尔比增大，涂层平均晶粒尺寸减小，同时晶粒尺寸的差异性降低，导致涂层表面粗糙度减小；H_(2)/MTS摩尔比较小时，由于H_(2)含量不足，基体表面C活性位点增多，易使涂层富碳。SEM图显示涂层表面致密，呈由砂砾状晶粒组成的菜花状形貌。结论 沉积温度为1150 ℃、H_(2)/MTS摩尔比为15时能够制备出高纯致密、表面粗糙度较小、沉积速率较快的CVD-SiC涂层。

• 单位
  巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司; 材料科学与工程学院; 郑州大学