沉积温度及热处理对低压化学气相沉积氮化硅涂层的影响

以SiCl₄-NH₃-H₂为前驱体, 在750~1250 ℃范围内通过低压化学气相沉积技术于碳纤维布上制备氮化硅涂层, 系统研究了沉积温度对氮化硅涂层的生长动力学、形貌、化学组成和结合态的影响。研究结果表明, 在沉积温度低于1050 ℃的情况下, 随着沉积温度的升高, 沉积速率单调增大。而当沉积温度高于1050 ℃时, 沉积速率随温度升高逐渐下降。在整个沉积温度范围内, 随着沉积温度的升高, 涂层表面形态逐渐向菜花状转变, 同时涂层表面变得愈加粗糙。涂层的最佳沉积温度在750~950 ℃之间。随着沉积温度的升高, 涂层中氮含量先降低后升高, 而硅含量不断增加, 氧含量在整个温度范围内逐渐降低。原始沉积涂层均呈无定形态, 经高于1300 ℃热处理后实现晶化, 并伴随着表面形貌的显著变化。此时涂层仅由a-Si₃N₄构成, 不存在任何b-Si₃N₄相。