[发明专利]硅基凝胶叠层热解反应法制备单晶SiC薄膜的方法

摘要

本发明提供了一种硅基凝胶叠层热解反应法制备单晶SiC薄膜的方法，首先依次将制备的SiO2溶胶、PS溶胶用甩胶机旋涂在干净的单晶Si片上，经过分别进行老化形成PS/OCS叠层凝胶；然后置于无氧状态的管式加热炉中的坩埚中，于390℃恒温30分钟，使PS充分裂解，然后于1050℃～1300℃恒温1小时，然后随炉冷却至室温，即得到单晶SiC薄膜。本发明制备的单晶SiC薄膜沿（0001）密排面择优取向生长、表面平整致密、无层错缺陷。同时，本发明成本低，可制备低价﹑大面积、较优质的SiC单晶薄膜材料，具有潜在的市场竞争力。

主权项

硅基凝胶叠层热解反应法制备单晶SiC薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)PS溶胶的制备：称取聚苯乙烯粒料置于甲苯溶剂中，并在40℃水浴中恒温加热使之完全溶解，形成浓度为66.6g/L的PS溶胶；2)SiO2溶胶制备：室温下将体积比1:1的正硅酸乙脂和乙醇相混合，超声分散15分钟，逐滴加入浓度为0.02mol/L的稀HNO3作为催化剂，至PH值3～4之间，此时，正硅酸乙脂:乙醇:稀HNO3的体积比为1:1:2～2.5，继续搅拌30分钟，静置制成SiO2溶胶；3)将单晶Si片清洗干净；4)将单晶Si片置于甩胶机的平台上，用滴管将OCS溶胶滴于单晶Si片上，开动甩胶机，以300～500转/分钟的转速旋转30秒后，增加转速至3000～4500转/分钟，旋涂2分钟；5)取下甩胶后的单晶Si片，立即置于50℃的恒温干燥箱内老化24小时，使之形成表面具有均匀平整OCS凝胶层的OCS/Si片；6)将老化好的OCS/Si片置于甩胶机上，用滴管将PS溶胶滴于OCS/Si片上，开动甩胶机，以300～500转/分钟的转速旋转30秒，然后增加转速到3000～4500转/分钟，旋涂2分钟；7)将旋涂好PS溶胶膜的PS/OCS/Si片取下，立即放入50℃恒温干燥箱中老化24小时形成PS/OCS叠层凝胶；8)将老化好的PS/OCS叠层凝胶/Si片置于加热炉中的坩埚中，加热炉先抽真空后通入高纯Ar气，反复三次以上，以赶出炉中的O2，关闭抽气阀，使加热炉内处于无氧状态；9)将加热炉按15℃/分钟的升温速率升温至390℃，恒温30分钟，使PS充分裂解，然后以15℃/分钟～27℃/分钟的升温速率升温至1050℃～1300℃恒温1小时，然后随炉冷却至室温，得到单晶SiC薄膜。