[发明专利]一种氮化硅单晶及其制备方法与应用有效
| 申请号： | 202110428782.9 | 申请日： | 2021-04-21 |
| 公开（公告）号： | CN113122925B | 公开（公告）日： | 2022-04-08 |
| 发明（设计）人： | 王钰宁;徐俞;王建峰;徐科 | 申请（专利权）人： | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 |
| 主分类号： | C30B29/38 | 分类号： | C30B29/38;C30B25/18 |
| 代理公司： | 南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32256 | 代理人： | 王锋 |
| 地址： | 215123 江苏省苏州市*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 氮化 硅单晶 及其 制备 方法 应用 | ||
1.一种氮化硅单晶的制备方法，其特征在于包括：
提供SiC衬底，其中所述SiC衬底选自2H-SiC衬底、3C-SiC衬底、4H-SiC衬底、6H-SiC衬底中的任意一种，所述SiC衬底选自表面带有斜切角的SiC衬底；
采用外延生长的方法在所述SiC衬底上于1200~1500℃高温退火生长作为插入层的多层石墨烯，制得石墨烯/SiC衬底，其中所述多层石墨烯的表面具有褶皱结构，所述氮化硅单晶形成于所述多层石墨烯的褶皱结构处；
以及，将所述石墨烯/SiC衬底置于外延生长设备的反应腔室中，向所述反应腔室内通入气相氮源，并于1000~1200℃进行外延生长5~50h，从而制得氮化硅单晶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述多层石墨烯的厚度为0.34~3.4nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述多层石墨烯的层数为1~10层。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在所述SiC衬底上设置作为插入层的多层石墨烯后，采用N2和/或O2等离子体对所述多层石墨烯进行处理，至少用于所述多层石墨烯的表面产生褶皱结构。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述气相氮源选自NH3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：向所述反应腔室内通入所述气相氮源的速率为0.5~3.0L/min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：向所述反应腔室内通入气相氮源前，先对所述石墨烯/SiC衬底进行预处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述预处理具体包括：将所述石墨烯/SiC衬底置于外延生长设备的反应腔室中，向所述反应腔室内通入惰性气体和/或H2，于900~1100℃对所述石墨烯/SiC衬底表面进行清洁处理5~10min；向所述反应腔室内通入所述惰性气体和/或H2的速率为15~20slm；所述惰性气体选自氩气。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在所述的外延生长结束后，将外延生长形成的氮化硅单晶、多层石墨烯与SiC衬底进行机械剥离，获得氮化硅单晶/石墨烯。
10.一种陶瓷复合材料，其特征在于：所述陶瓷复合材料由权利要求9所述的氮化硅单晶/石墨烯进行烧结处理获得。
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