[发明专利]采用化学气相沉积工艺在硅基体上制备超厚碳化硅梯度涂层的方法

摘要

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种采用化学气相沉积工艺在硅基体上制备超厚碳化硅梯度涂层的方法。采用热激发式化学气相沉积系统，选择SiH4(硅烷)、CH3SiCl3(甲基三氯硅烷)、CH4(甲烷)和H2(氢气)气体体系并控制各组分气体流量线性变化，在工作压强100～1000Pa和温度为1050～1350℃条件下，沉积出结构致密、超厚的碳化硅梯度涂层。根据成分，由Si基材开始该涂层由Si/SiC梯度涂层、纯SiC涂层、SiC/C梯度涂层、纯C涂层、C/SiC梯度涂层以及纯SiC涂层组成。采用本发明方法沉积的SiC梯度涂层具有结构致密、无明显裂纹和与基材结合良好等特点。由于梯度设计有效地解决SiC涂层与Si基体之间的应力问题，采用本发明方法制备出的梯度涂层的厚度可达2mm。

主权项

1.一种采用化学气相沉积工艺在硅基体上制备超厚碳化硅梯度涂层的方法，其特征在于，通入反应腔体的气体体系选用SiH₄‑CH₃SiCl₃‑CH₄‑H₂，首先在硅基体上沉积Si/SiC梯度涂层，然后在Si/SiC梯度涂层上沉积纯SiC涂层、SiC/C梯度涂层、纯C涂层和C/SiC梯度涂层之一或两种以上；其中：(1)在硅基材上沉积Si/SiC梯度涂层时，SiH₄和CH₃SiCl₃气体流量分别控制为：在90～0sccm范围内线性均匀递减、在10～100sccm范围内线性均匀递增，且SiH₄和CH₃SiCl₃气体的总流量为100sccm保持不变，沉积温度选择1050～1350℃，工作压强为100～1000Pa，沉积时间为10～30h；(2)沉积纯SiC涂层时，H₂/CH₃SiCl₃的流量比控制在6～25，沉积温度选择1050～1350℃，工作压强为100～1000Pa，沉积时间为3～30h；(3)沉积SiC/C梯度涂层时，CH₄和CH₃SiCl₃气体流量分别控制为：在0～90sccm范围内线性均匀递增、在100～10sccm范围内线性均匀递减，且CH₄和CH₃SiCl₃气体的总流量为100sccm保持不变，沉积温度选择1050～1350℃，工作压强为100～1000Pa，沉积时间为10～30h；(4)沉积纯C涂层时，CH₄的气体流量控制为90～100sccm，沉积温度选择1050～1350℃，工作压强为100～1000Pa，沉积时间为3～10h；(5)沉积C/SiC梯度涂层时，CH₄和CH₃SiCl₃气体流量分别控制为90～0sccm、10～100sccm，沉积温度选择1050～1350℃，工作压强为100～1000Pa，沉积时间为10～30h。