Study on the microstructure and electric property of CVD SiC

化学气相沉积碳化硅具有许多优异的性能，可作为高温半导体、硬质耐磨涂层和抗高温氧化涂层等重要材料使用。本文采用等温等压化学气相沉积技术，分别以CH3SiCl3（MTS，Methyltrichlorosilane）-H2和SiCl4-CH4-H2为气源，在800℃到1100℃的沉积温度、一个大气压实验条件，在陶瓷基体上制备了SiC薄膜材料。利用SEM、XRD、显微拉曼光谱、EDAX元素分析、高分辨电子显微镜（HRTEM）等测试技术对沉积薄膜的结构和组成进行了表征。 在化学气相沉积动力学实验中，发现以CH3SiCl3-H2为气源的化学反应表观活化能是133.69~158.63 kJ/mol，约与Si-Cl化学键的键能相当，表明化学气相沉积为化学反应控制过程。 材料的结构分析发现：当沉积温度为1100℃时，以CH3SiCl3-H2为气源沉积可以得到纯净的SiC薄膜，且以β-SiC（111）为择优定向生长面，薄膜由微米级的金字塔锥形结构颗粒组成，硅含量随着沉积温度降低而增加。以SiCl4-CH4-H2为气源沉积得到非晶态碳掺杂的SiC薄膜。此外，以CH3SiCl3-H2为气源沉积的SiC颗粒平均粒径均比以SiCl4-CH4-H2为气源的粒径大。 通过研究薄膜的电性能，发现以CH3SiCl3-H2为气源制备的SiC薄膜的方块电阻1100℃沉积温度下大约是15 kΩ，且方块电阻随着沉积温度的下降急剧升高，1000℃沉积温度下大约是1 MΩ。在1100℃的沉积温度，以SiCl4-CH4-H2为气源制备SiC薄膜的方块电阻大约是10 kΩ。薄膜电阻率与薄膜的结构和组成有良好的相关性