[發明專利]一種用于藍寶石襯底的碳化硅涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811167472.0
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN110357665B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 汪洋;萬強;柴攀;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 湖南德智新材料有限公司
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 娜拉

本發明公開了一種用于藍寶石襯底的碳化硅涂層及其制備方法；一種用于藍寶石襯底的碳化硅涂層，包括：所述碳化硅晶須結合在藍寶石襯底的表面；在結合碳化硅晶須的藍寶石襯底的表面，結合碳化硅涂層；所述碳化硅晶須鑲嵌于碳化硅涂層中。本發明所述的用于藍寶石襯底的碳化硅涂層韌性強，工作溫度高，熱穩定性能好，工作可靠性高，不易脫落，應用范圍廣。

技術領域

本發明屬于陶瓷涂層技術領域，尤其涉及一種用于藍寶石襯底的碳化硅涂層及其制備方法。

背景技術

碳化硅陶瓷材料由于其良好的物理性質及化學性質，如禁帶寬度寬，飽和漂移速度大，臨界擊穿電場高，熱導率高，因此碳化硅陶瓷材料應用廣泛。藍寶石，其禁帶寬度大，漏電容和寄生電容極小，抗輻射性能好，熔點高，化學性能非常穩定，是非常好的絕緣襯底材料，常做為碳化硅涂層的襯底，用于碳化硅的外延生長。然而由于藍寶石硬度高、不易黏附、熱膨脹系數與碳化硅涂層不匹配，使得藍寶石襯底上直接生長碳化硅涂層極為困難，且藍寶石襯底上生長的碳化硅容易脫落。

在藍寶石襯底與碳化硅涂層之間加入中間過渡層，來緩解藍寶石襯底與碳化硅涂層的熱膨脹系數不匹配的問題，但是中間過渡層對外延生長的碳化硅涂層質量有很大的影響，且碳化硅涂層在長期使用后依然還會產生裂紋，導致碳化硅涂層開裂脫落。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種一種用于藍寶石襯底的碳化硅涂層，韌性強，工作溫度高，熱穩定性能好，工作可靠性高，不易脫落，應用范圍廣。

為實現本發明的目的，一方面本發明提供了一種用于藍寶石襯底的碳化硅涂層，碳化硅晶須和碳化硅涂層，所述碳化硅晶須結合在藍寶石襯底的表面；在結合碳化硅晶須的藍寶石襯底的表面，結合碳化硅涂層；所述碳化硅晶須鑲嵌于碳化硅涂層中。

優選地，所述碳化硅晶須垂直于藍寶石襯底的表面。

優選地，所述碳化硅晶須的數量為每平方毫米100根～500根。

優選地，所述碳化硅晶須的直徑為10-50nm、長度為1-10μm。

優選地，所述碳化硅涂層為包含碳化硅內層和碳化硅外層，所述碳化硅內層為異質外延生長的多晶碳化硅涂層，所述碳化硅外層為同質外延生長的單晶碳化硅涂層。

優選地，所述碳化硅內層的Si：C原子比為1：1；和/或所述碳化硅外層中Si：C原子比為1：1。

優選地，所述碳化硅內層的厚度為5～10μm。

優選地，所述碳化硅外層的厚度為15-50μm。

本發明另一方面還提供了所述的一種用于藍寶石襯底的碳化硅涂層的制備方法，包括以下步驟：藍寶石襯底預清洗處理后，在藍寶石襯底表面涂刷Fe(NO₃)₃或Ni(NO₃)₂溶液；涂刷后烘干，采用化學氣相沉積方法在藍寶石襯底的表面沉積碳化硅晶須；

在沉積碳化硅晶須的藍寶石襯底的表面，采用化學氣相沉積方法沉積碳化硅涂層。

優選地，所述沉積碳化硅涂層包括：三氯甲基硅烷為前驅體，氬氣為稀釋氣，氫氣為載氣，沉積溫度1000～1200℃，沉積壓力小于100Pa，沉積時間2～5h；三氯甲基硅烷流量10-20mL/min，氫氣流量100-300mL/min，氬氣流量100-200mL/min。

相比于現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明通過在藍寶石襯底的表面結合碳化硅晶須，對碳化硅涂層增強增韌，使得碳化硅涂層與藍寶石襯底的結合力變強，碳化硅涂層不易脫落。碳化硅晶須不會影響碳化硅涂層的電阻穩定性；本發明所述用于藍寶石襯底的碳化硅涂層，韌性強，在高溫工作環境中熱穩定性能好，工作可靠性高，不易脫落，應用范圍廣。

附圖說明