ICP等离子体增强化学气相沉积制备纳米粉体氮化硅特性研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qazxc123
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本论文主要研究了感应耦合等离子体增强化学气相沉积(ICPECVD)技术和反应主要由等离子体参数的分布特性以及Si3N4粉体材料的制备工艺方法,寻求合适的工艺参数,制备纳米Si3N4粉体材料,以及利用马沸炉对纳米Si3N4粉体材料进行煅烧的初步研究,探索提高纳米Si3N4粉体材料性能的有效途径。 利用朗缪尔探针诊断了反应室内等离子体参数,得到不同位置、不同功率和不同气压下等离子体密度的变化规律,结果表明离子密度为108~1010cm-3,等离子体密度随着功率的增大而增大,随着气压的升高而减小,由于离子鞘层的存在,在一定条件下提供了局部等离子体密度稳定的区域。 通过对探针诊断结果的分析,调整ICP装置系统,得到很好的匹配效果,在射频输出功率为200W以内时,反射功率小于0.6W。在此基础上,采用ICP等离子体化学气相沉积技术,用硅烷和氮气为反应气体合成氮化硅纳米粉体。 对得到氮化硅纳米粉体材料的TEM、IR和XRD分析表明:在射频功率为200W,气压为53Pa时,感应耦合等离子体CVD技术制备的纳米Si3N4粉体材料属于β-Si3N4六方晶系结构,其颗粒大小为20nm左右,分布均匀、不团聚、分散性好。而在功率为100W和150W时,所得到的氮化硅样品为非晶结构。 粒径分布和团聚是纳米粉体材料重要的表征手段,采用激光散射技术对纳米氮化硅粉末粒径的分布和团聚进行分析,激光散射技术由于本身的限制和对样品的高要求,测量纳米材料的分布有较大的误差。 氮化硅的煅烧表明:原始氮化硅纳米粉末中的β晶核在氮化中诱发β相生长,形成β-Si3N4
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