BCl₃-NH₃-H₂-N₂前驱体化学气相沉积法制备氮化硼涂层

来源期刊：无机材料学报2018年第11期

论文作者：王梦千 贾林涛 李爱军 彭雨晴 张方舟

文章页码：1179 - 1185

关键词：化学气相沉积;氮化硼;沉积速率;微观结构;沉积过程;

摘    要：以BCl₃-NH₃-H₂-N₂为前驱体系统,在垂直放置的热壁反应器中利用化学气相沉积工艺制备氮化硼（BN）涂层,分析了工艺参数对沉积速率的影响,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射技术（XRD）分析了碳化硅纤维表面BN涂层的形貌和微观结构,提出了BN沉积过程中主要的气相和表面反应,以及关键气相组分。研究结果显示:在600～850℃的范围内,随着沉积温度的升高, BN沉积速率逐渐加快,同一温度下,沉积区域内BN沉积速率沿气流方向逐渐减缓,表明气相组分在气流方向逐渐消耗;随着系统压力的提高, BN沉积速率先加快后减缓,表明沉积过程由表面反应控制转变为质量传输控制;随滞留时间延长,距气体入口1～3cm处,BN的沉积速率逐渐增大,而距气体入口4～5 cm处,沉积速率先增大后逐渐变小。SEM照片显示碳化硅纤维表面BN涂层光滑致密, XPS结果表明主要成分为BN及氧化产物B₂O₃,XRD图谱表明热处理前BN为无定形态,1200℃热处理后BN的结晶度提高,并向六方形态转变。BN的沉积是由BCl₃和NH₃反应所生成的中间气相组分Cl₂BNH₂、ClB（NH₂）₂和B（NH₂）₃来实现的。