[发明专利]丝网印刷制备纳米SiC薄膜中的热烧结处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及丝网印刷制备纳米SiC薄膜中的热烧结处理方法。

背景技术

SiC是Si和C唯一稳定的化合物。SiC晶体的机械性能仅次于金刚 石。其抗腐蚀性非常强，在1500℃以下几乎不受作用于任何实验溶剂。 常压下不能将其融化，大于2100℃时升华，分解为Si和C蒸汽。35个 大气压下，2830℃时发现SiC的转熔点。SiC的饱和电子漂移速度是Si 的2倍，其介电常数仅高于金刚石，略高于GaN，均低于Si和GaAs等 几种常用的半导体材料。因此SiC是一种非常好的半导体电子材料。300K 时SiC的热导率比GaAs高8-10倍，击穿场强大约是GaAs或Si的10 倍，而饱和电子漂移速度与GaAs相同。这些优越性是由于Si-C原子间 短键可产生高频晶格振动。SiC晶体中光学声子的能量可高达 100-120meV，从而导致高的饱和电子迁移率和高的热导率，它的热导率仅 次于金刚石，是GaN的4-5倍。SiC高击穿场强与高的热导率的结合， 使SiC器件的功率承受能力大大提高，在高温大功率领域具有广阔的应用 前景。宽禁带可降低产生电荷的数这就决定了SiC器件具有微波特性，应 用在高频器件具有很大潜力。

主要制备SiC薄膜的方法有升华法生长(Sublimation Growth)、液相 外延(Liquid Phase Epitaxy)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)、 分子束外延(Molecular Beam Epitaxy)、溅射沉积(Sputtering deposition)。 但是这些生长方法都不能得到大面积均匀的纳米SiC薄膜。

目前的热烧结处理方法有人工控制的方法和智能控制的方法。人工控 制的热烧结处理方法，要求实验人员守在烧结炉旁随时观察热烧结的过 程。而智能控制的热烧结处理方法不需要守在烧结炉旁随时观察，只要事 先设定好热烧结的程序，智能烧结炉自动完成热烧结的过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用智能控制的方法，进行丝网印刷纳米 SiC薄膜的热烧结处理工艺，该工艺是经过多次实验探索得到的丝网印刷 制备纳米SiC薄膜的热烧结工艺，实验人员只要事先设定好热烧结的程序， 智能烧结炉自动完成纳米SiC薄膜热烧结的工艺过程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种丝网印刷制备纳米SiC薄膜中的热烧结处理方法，其特别之处在 于，包括下列步骤：

升温至350-380K后保持20-25分钟，然后再升温至423-453K后保持 60-75分钟，然后再升温至633-653K后保持70-80分钟，自然冷却至室温 待用。

在智能烧结炉中进行。

本发明中丝网印刷制备纳米SiC薄膜中的热烧结处理方法，一方面可 以使薄膜干燥并牢固地粘结在或其它导电板上衬底上，另一方面可以使薄 膜中所含制浆材料分解蒸发掉。如果制浆材料(乙基纤维素)不能充分地 将其分解蒸发掉，这些材料在印刷层干燥后会紧密地包裹在纳米SiC周围， 使之无法发射电子，因此必须在后面的热处理过程中加以去除。使纳米SiC 微尖露出薄膜表面，才有利于电子场发射，从而制得纳米SiC场发射阴极 薄膜。

附图说明

附图1为本发明中热烧结处理温度曲线。

具体实施方式

本发明的热烧结处理方法适用于丝网印刷制备纳米SiC薄膜，其具体 内容如下：

一、纳米SiC和纳米石墨的研磨：纳米颗粒很容易团聚成带有若干弱 连接界面的尺寸较大的团聚体，这将影响纳米SiC在薄铜片表面的均匀分 布，从而影响电子发射的均匀性，所以在浆料制备前分别将纳米SiC和纳 米石墨进行研磨，使其团聚体散开粒度变小。制浆剂乙基纤维素最好也进 行研磨。

二、纳米SiC浆料的制备：

浆料配制工艺流程：按3∶4∶4比例配比称量纳米石墨、纳米SiC、乙基 纤维素→充分搅拌均匀混合→加入溶剂→5-7小时超声分散→加热 (370K-400K)搅拌→过筛→冷却至室温。