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摘要
Si3N4陶瓷因兼具优异的力学和热学性能,成为第三代半导体陶瓷基板的首选材料之一。本研究以7种不同离子半径的稀土氧化物（RE2O3,RE=Sc、Lu、Yb、Y、Gd、Nd、La）与非氧化物（MgSiN2）作复合烧结助剂,通过热压烧结和退火热处理制备了高强、高热导Si3N4陶瓷,并系统研究了复合烧结助剂中RE2O3种类对Si3N4陶瓷物相组成、微结构、力学性能和热导率的影响规律。热压后Si3N4陶瓷力学性能优越,其中添加Nd2O3-MgSiN2的样品弯曲强度达到（1115±49） MPa。退火处理后Si3N4陶瓷的热导率得到大幅提升,呈现出随稀土离子半径减小而逐渐增大的规律,其中添加Sc2O3-MgSiN2的样品退火后的热导率从54.7 W·m–1·K–1提升至80.7 W·m–1·K–1,提升了47.6%。该结果表明,相较于国际上通用的Y2O3-MgSiN2和Yb2O3-MgSiN2烧结助剂组合,Sc2O3-MgSiN2有望成为制备高强度、高热导Si3N4陶瓷的新型复合助剂。
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