[发明专利]一种碳化硅薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅薄膜的制备方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

碳化硅（SiC）材料是一种非常优良的半导体材料，具有很好的电学特性及很宽的禁带宽度，具有良好的载流子迁移率，可以用于辐射环境。不仅如此，SiC材料还具有很好的耐高温性能和机械性能（如高硬度、耐摩擦)，还具有相当好的化学稳定性，从而有非常好的耐腐蚀性。因而广泛用于冶金化工、电子线路、微电子器件等领域。

由于在衬底温度比较低的条件下，碳化硅的结晶十分困难，在现有技术背景下，高质量立方碳化硅薄膜典型的是利用分子束外延技术在约1000℃的衬底温度下制备；对于微晶或纳米晶碳化硅薄膜，采用溅射、化学气相沉积等技术制备也需要在700℃以上的衬底温度下才能实现其沉积。如此高的衬底温度会引起薄膜的自掺杂、掺杂剂的重新分布、高的应力和晶格缺陷，从而严重影响薄膜的性质。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对碳化硅薄膜在低温条件下很难结晶，高温条件下会导致晶格缺陷，提供了一种不需要结晶，通过制成的镁镍水滑石与硅酸钠、盐酸混合，进行油浴发热后，进行煅烧，生成二氧化硅，再在氢气与碳粉的作用下，制成碳化硅薄膜的方法，本发明避免了温度对制备碳化硅薄膜的影响，同时制备的碳化硅薄膜性质均匀性好，其制造成本大大降低，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射电子器件等方面具有巨大的应用潜力。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：

（1）分别将100～150g的硝酸镁，120～150g的硝酸镍溶解于2～3L的蒸馏水中，随后加入硝酸镁质量20～30％的尿素，对其搅拌直至混合均匀后，再向其加入质量分数为30％的氢氧化钠溶液，调节其pH至6.6～7.0，并将该溶液置于水热釜中进行水热反应，控制温度120～150℃，反应2～3min后，使其冷却至室温；

（2）将上述冷却至室温的混合物过滤，并利用乙酸乙酯洗涤分散过滤得到的滤饼，将其与硅酸钠按质量比1:1进行混合搅拌，控制搅拌速度为1200～1500r/min，搅拌30～45min后，在温度为15～20℃下，缓慢滴加质量分数为35％的盐酸，滴加的量与硅酸钠的质量比为1:3，待滴加完成后，对其进行油浴加热55～60℃，反应40～45min，使其冷却至室温，并在搅拌的同时向其通入CO₂气体，直至溶液中的pH为4～5；

（3）将上述pH为4～5的混合溶液进行喷雾干燥，控制进口温度为200～250℃，出口温度为80～90℃，待喷雾干燥结束后，将干燥后的混合物置于马弗炉中煅烧，控制温度为500～600℃，再煅烧30～45min后，向马弗炉中通入氢气，控制通入氢气的流量为0.02～0.06L/min，通入的量与混合物的质量比为1:100；

（4）待通入结束后，提高马弗炉的温度至700～800℃后，再向其通入碳粉，通入的量与上述干燥后的干燥物的质量比为2:1，控制通入碳粉的流量为0.03～0.05L/min，待碳粉通入结束后，使其继续反应40～50min，保温1～2h；

（5）待保温结束后，取出马弗炉中形成的粗碳化硅薄膜，使其冷却至室温后，再置于频率为80～100Hz的超声波中超声0.5～1.0h，即可形成碳化硅薄膜。

本发明的应用：利用真空镀膜机，在上述制备的碳化硅薄膜的正面蒸键束状电极，背面蒸键整面电极。控制真空度9×10^-4Pa，蒸发电流为50A，蒸发时间为60秒，

薄膜厚度约为1微米，再将蒸镀好电极的碳化硅薄膜进行合金化处理，使薄膜和电极形成良好的欧姆接触。合金化温度为400℃，时间为30min，最后形成了异质结太阳能电池器件。碳化硅薄膜的加入有利于提高其光伏性能。

本发明的有益效果是：

（1）不受温度的影响，且制备的碳化硅薄膜性质均匀性好；

（3）制备步骤简单，成本低，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射电子器件等方面具有巨大的应用潜力。

具体实施方式

首先分别将100～150g的硝酸镁，120～150g的硝酸镍溶解于2～3L的蒸馏水中，随后加入硝酸镁质量20～30％的尿素，对其搅拌直至混合均匀后，再向其加入质量分数为30％的氢氧化钠溶液，调节其pH至6.6～7.0，并将该溶液置于水热釜中进行水热反应，控制温度120～150℃，反应2～3min后，使其冷却至室温；