[發明專利]絲網印刷制備納米SiC薄膜中的熱燒結處理方法

無效

• 申請號: 200810233812.5
• 申請日: 2008-12-15
• 公開（公告）號: CN101475380A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 張秀霞
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: C04B35/64
• 分類號: C04B35/64;C04B35/565;H01J9/02;G01L1/00
• 代理公司: 寧夏專利服務中心
• 代理人: 趙明輝

技術領域

本發明涉及絲網印刷制備納米SiC薄膜中的熱燒結處理方法。

背景技術

SiC是Si和C唯一穩定的化合物。SiC晶體的機械性能僅次于金剛 石。其抗腐蝕性非常強，在1500℃以下幾乎不受作用于任何實驗溶劑。 常壓下不能將其融化，大于2100℃時升華，分解為Si和C蒸汽。35個 大氣壓下，2830℃時發現SiC的轉熔點。SiC的飽和電子漂移速度是Si 的2倍，其介電常數僅高于金剛石，略高于GaN，均低于Si和GaAs等 幾種常用的半導體材料。因此SiC是一種非常好的半導體電子材料。300K 時SiC的熱導率比GaAs高8-10倍，擊穿場強大約是GaAs或Si的10 倍，而飽和電子漂移速度與GaAs相同。這些優越性是由于Si-C原子間 短鍵可產生高頻晶格振動。SiC晶體中光學聲子的能量可高達 100-120meV，從而導致高的飽和電子遷移率和高的熱導率，它的熱導率僅 次于金剛石，是GaN的4-5倍。SiC高擊穿場強與高的熱導率的結合， 使SiC器件的功率承受能力大大提高，在高溫大功率領域具有廣闊的應用 前景。寬禁帶可降低產生電荷的數這就決定了SiC器件具有微波特性，應 用在高頻器件具有很大潛力。

主要制備SiC薄膜的方法有升華法生長(Sublimation?Growth)、液相 外延(Liquid?Phase?Epitaxy)、化學氣相沉積(Chemical?Vapor?Deposition)、 分子束外延(Molecular?Beam?Epitaxy)、濺射沉積(Sputtering?deposition)。 但是這些生長方法都不能得到大面積均勻的納米SiC薄膜。

目前的熱燒結處理方法有人工控制的方法和智能控制的方法。人工控 制的熱燒結處理方法，要求實驗人員守在燒結爐旁隨時觀察熱燒結的過 程。而智能控制的熱燒結處理方法不需要守在燒結爐旁隨時觀察，只要事 先設定好熱燒結的程序，智能燒結爐自動完成熱燒結的過程。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用智能控制的方法，進行絲網印刷納米 SiC薄膜的熱燒結處理工藝，該工藝是經過多次實驗探索得到的絲網印刷 制備納米SiC薄膜的熱燒結工藝，實驗人員只要事先設定好熱燒結的程序， 智能燒結爐自動完成納米SiC薄膜熱燒結的工藝過程。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種絲網印刷制備納米SiC薄膜中的熱燒結處理方法，其特別之處在 于，包括下列步驟：

升溫至350-380K后保持20-25分鐘，然后再升溫至423-453K后保持 60-75分鐘，然后再升溫至633-653K后保持70-80分鐘，自然冷卻至室溫 待用。

在智能燒結爐中進行。

本發明中絲網印刷制備納米SiC薄膜中的熱燒結處理方法，一方面可 以使薄膜干燥并牢固地粘結在或其它導電板上襯底上，另一方面可以使薄 膜中所含制漿材料分解蒸發掉。如果制漿材料(乙基纖維素)不能充分地 將其分解蒸發掉，這些材料在印刷層干燥后會緊密地包裹在納米SiC周圍， 使之無法發射電子，因此必須在后面的熱處理過程中加以去除。使納米SiC 微尖露出薄膜表面，才有利于電子場發射，從而制得納米SiC場發射陰極 薄膜。

附圖說明

附圖1為本發明中熱燒結處理溫度曲線。

具體實施方式

本發明的熱燒結處理方法適用于絲網印刷制備納米SiC薄膜，其具體 內容如下：

一、納米SiC和納米石墨的研磨：納米顆粒很容易團聚成帶有若干弱 連接界面的尺寸較大的團聚體，這將影響納米SiC在薄銅片表面的均勻分 布，從而影響電子發射的均勻性，所以在漿料制備前分別將納米SiC和納 米石墨進行研磨，使其團聚體散開粒度變小。制漿劑乙基纖維素最好也進 行研磨。

二、納米SiC漿料的制備：

漿料配制工藝流程：按3∶4∶4比例配比稱量納米石墨、納米SiC、乙基 纖維素→充分攪拌均勻混合→加入溶劑→5-7小時超聲分散→加熱 (370K-400K)攪拌→過篩→冷卻至室溫。