硅化结形成技术

详细地讨论了和比较了三大类硅化硅形成方法特别是后两种方法的原理及优、缺点，并分析了硅化结形成方法的未来发展趋势。     

Co-Si多层膜在稳态热退火中的固相界面反应

超高真空条件下,采用电子束蒸发工艺在Si(111)衬底上交替蒸镀200A的Co和Si薄膜形成多层膜结构,在恒温炉中作稳态热退火,然后用XRD、RBS及AES等技术作分析,研究了Co-Si多层膜固相反应的相序,用四探针测量了反应生成的钴硅化物的电阻率。结果表明,随着退火温度的升高,淀积在Si(111)上的Co膜逐步转化为Co_2Si、CoSi和CoSi_2,最后完全转化为CoSi_2。在比单层膜低得多的温度下退火获得了电阻率较低、表面形态良好、晶粒很大的CoSi_2薄膜材料。     

单晶硅化物及其应用

本文评述了单晶CoSi_2和NiSi_2的结构特点、各种制备方法、器件应用和发展前景。采用分子束外延(MBE)和“内延”法(Mesotaxy)制备的单晶硅化物质量,电学性能和热稳定性较好。由于首次得到理想的突变的金属——半导体接触,使对金属——半导体接触的理论分析成为可能。硅/单晶硅化物/硅结构在实际应用中非常重要,如单晶硅化物作集电极埋层,能降低集电极串联电阻,克服重掺杂埋层的横扩和自掺杂问题,提高了电路工作速度,减小了器件面积。埋层硅化物也可作为微波传输线的地线,是实现高频集成电路互连的好方法。而采用该结构制备的高速器件——金属基区晶体管(MBT)和穿透基区晶体管(PBT),具有很好的应用前景。     

As离子注入形成硅化钨的研究

大规模集成电路的发展使集成度不断提高,器件尺寸减小,线条变窄。现常用的多晶硅栅和互连,由于电阻率高,限制了集成电路的速度。近年发展起来的硅化物材料,因其电阻率低、稳定性好、自对准性能好而常被用作大规模集成电路中的欧姆接触,互连和肖特基势垒。     

硅化物涂层对Nb?Ti?Al合金力学性能的影响

采用真空电弧炉熔炼法制备低密度Nb?Ti?Al合金铸锭,利用料浆烧结法在铸锭表面涂覆Si?Cr?Ti复合硅化物涂层,使用万能电子拉伸试验机对合金试样和涂层试样进行力学性能测试,研究硅化物涂层对试样力学性能的影响。结果表明,与合金试样相比,涂覆涂层后的低密度铌合金室温力学性能（抗拉强度、屈服强度及延伸率）显著下降。为进一步研究涂覆涂层合金力学性能下降的原因,采用扫描电子显微镜和能谱仪对合金试样和涂层试样进行显微组织观察、涂层/基体界面成分分析及C含量（质量分数）测定。结果表明,涂层试样力学性能下降的主要原因包括涂覆涂层后合金晶粒显著长大,合金中强化元素Al的向外扩散,脆性相Nb₃Al的形成以及Si?Cr?Ti涂层对合金产生的“渗沉效应”。     

钆和氧对高温钛合金显微组织的影响

本文主要研究了钆(Gd)和氧(O_x)元素对高温钛合金Ti-5331S显微组织和性能的影响。实验结果表明:Gd对合金的拉伸性能没有明显的影响,但却能有效地改善合金的蠕变性能;氧有助于合金室温强度的提高,但热暴露后的室温拉伸延性却随含氧量的增加而明显降低;当Gd和O_x的配比适当,例如添加0.2wt%Gd+0.2wt%O_x时,合金可以获得优良的综合力学性能,这可能与此时形成的弥散粒子细小有关。合金中的弥散粒子有几种不同的形貌:一种是随机分布的稀土氧化物Gd_2O_3;另一种是择优分布在α/β相界面上的硅化物(TiZr)_(?)Si_3;在高Gd和高O_x量的情况下,还可能存在Gd-Sn金属间化合物和有序相α_2。     

硅化物-镍铁合金/碳化钛金属陶瓷的制备、组织结构与性能

研制了以熔融合金惰性气体雾化法制备的含有大量硅化物的镍铁合金粉末为烧结粘结相的硅化物-镍铁合金／碳化钛金属陶瓷。用SEM，EDS，XRD和热重天平等测试分析了金属陶瓷的组织结构与性能。结果表明：这种硅化物-镍铁合金／碳化钛金属陶瓷具有核／环形边缘结构，硅化物-镍铁合金对碳化钛粒子有较好的润湿烧结作用。研制的金属陶瓷的抗弯强度在1000～1200MPa，硬度HRA为80～90。由于合金中含有较高的对氧有较强亲和力的元素硅，在氧化过程中形成SiO2以及一系列复合氧化物构成的致密氧化膜，使合金具有高的抗高温氧化性能。     

Morphology, structure and formation mechanism of silicide coating by pack cementation process

The MoSi2 coating on C 103 niobium based alloy was prepared by pack cementation method. The formative mechanism, morphology and structure of coating were investigated. The silicide coating was formed by reactive diffusion obeying parabolic rule during pack cementation process. It is found that the composite structural coating is composed of three inferior layers as follows. The main layer is composed of MoSi2, the two phases＇ transitional layer consists of NbSi2 and a few NbsSi3 and the diffuse layer is composed of NbsSi3. The dense amorphous glass layer formed on the surface at high temperature oxidation circumstance can effectively prevent the diffusion of oxygen into coating.     

Ti-Zr-Si合金中硅化物形成机制研究

通过Si/Ti-Zr扩散偶在900 ℃,保温时间分别为96 h、480 h的扩散实验,结合SEM和EDX对扩散偶的形貌、组织和成分分析,研究了Ti-Zr-Si合金中硅化物的形成机制.研究结果表明,Si/Ti-Zr扩散偶在经过96 h处理后,Si元素能够较快地扩散,而Zr元素的扩散非常缓慢,因而Si元素是组元扩散的决定因素相,形成钛基二元相;Si/Ti-Zr扩散偶经过480 h处理后,锆元素非常明显地参与进来,形成丰富的二元和三元物相层,慢扩散元素锆成为三元相形成的控制元素;Zr元素的引入在实验中生成了大量的(Ti,Zr)Si的三元相,首次给出了该三元相中Ti与Zr的物质的量比范围为1.849～2.657.初步证明了在850～900℃内能够长期稳定存在的三元物相为(Ti,Zr)Si,给出了Si/Ti-Zr扩散偶处理后各相的形成序列.     

AISI3O4表面Fe3Si型过渡金属硅化物渗层结构缺陷初探

利用NaCI：KCI：NaF=2：2：1（摩尔比）的碱金属卤化物混合体系为载体,Na2SiF6：Si=8：2粉末为渗硅剂,SiO2为助渗剂,800℃下渗硅5h可实现在AISI3O4不锈钢表面形成Fe3Si型硅化物渗层．采用万能材料试验机进行轴向拉伸试验,用附带能量色散谱仪的扫描电子显微镜进行断面分析．结果表明,渗层中的大空洞为包盐孔洞．