表面氧含量对高纯硅粉高温氮化行为的影响

• 作者: 兰宇 周子皓 周浪 尹传强 张以纯 李兵 魏秀琴
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: α-氮化硅 氧含量 直接氮化法 高纯硅粉 氮氧化硅
• 年，卷（期）: 2018,（16）
• 所属期刊栏目: 无机非金属及其复合材料
• 页码范围: 2719-2722
• 页数: 4页
• 分类号: TQ174
• 字数: 3797字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/j.issn.1005-023X.2018.16.003

摘要

研究了表面氧含量对高纯硅原料在氮氢气氛下直接氮化行为的影响,并合成高α相氮化硅.研究结果表明,硅粉在氮氢气氛下1 350℃保温3h,氮化产物中α-Si3 N4含量随原料氧含量的增加呈先增加后减少的趋势,当硅原料表面氧含量为3.91％时,氮化产物中α-Si3 N4含量可达97％以上,残留硅含量低于1％,产物中部氧含量为1.71％,在此环境下硅粉氮化主要以化学气相沉积的方式进行,产物形貌以杆状α-Si3 N4晶须为主.硅原料表面氧含量低于4.38％时,氮化产物α-Si3 N4含量均在95％以上,另有少量的β-Si3 N4和残留硅,XRD测试精度范围内无氮氧化硅相存在.当硅原料氧含量高于5.61％时,产物中则出现氮氧化硅,随着原料氧含量增加,氮氧化硅含量明显上升.当硅原料氧含量低于5.61％时,残留硅含量随氧含量增加明显减少,说明原料中氧的增加可以显著加快氮化速率,降低氮化产物中残留硅的含量.