CN105525277B - 等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟,包括碳化硅陶瓷舟体,所述碳化硅陶瓷舟体由形状为“U”形的基座、设置在所述基座左顶端的第一支撑架和设置在所述基座右顶端的第二支撑架一体成型而成,所述第一支撑架的顶部开设有第一卡槽,所述第二支撑架的顶部开设有第二卡槽,所述基座侧壁、第一支撑架和第二支撑架均为镂空结构。本发明还提供了一种制备上述等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的方法。本发明碳化硅陶瓷舟具有孔隙率低、高强度、轻质、高抗氧性、高抗震性等性能,并且其不与硅片反应,可广泛用于等离子体增强化学气相沉积镀膜领域。

Description

等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟及其制备方法
技术领域
本发明属于PECVD设备技术领域,具体涉及一种等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟及其制备方法。
背景技术
近年来,随着国家能源结构的调整,太阳能作为一种清洁可再生能源在国民经济中扮演着越来越重要的作用,其中晶体硅太阳能无论从能源转化效率及产量方面都具有显著的优势。而作为太阳能硅片生产的必备环节,PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition,等离子体增强化学气相沉积)镀膜是降低硅片表面反射率、提高电池效率的重要工序。其基本原理是利用外加强电场使气源分子(NH3和SiH4)电离,形成含有许多高活性化学基团的等离子体,这些等离子活性基团在经过一系列化学反应后,将在硅片表面形成一层抑制太阳光反射的Si3N4薄膜,进而改善电池片的光电转换效率。
目前,为了提高镀膜速率,通常采用石墨舟作为硅片载具在管式PECVD设备中进行批量沉积。传统的石墨舟是由多片垂直排列的石墨片经由贯穿连接的陶瓷杆组合而成。然而,目前所用的石墨舟在PECVD镀膜过程中却面临着两方面的问题,其一是由于石墨舟的阻隔作用造成PECVD炉管内的气流分布不均匀,导致沉积的Si3N4膜层厚度和折射率不均,形成色差,进而影响硅片质量。其二是石墨片与晶体硅片在高温条件下接触会发生化学反应形成碳化硅,势必降低硅片的质量。因此,为解决这些问题,就需要一种不与硅片反应且能够保证气流均匀的新型硅片载具。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟。该碳化硅陶瓷舟具有孔隙率低、高强度、轻质、高抗氧性、高抗震性等性能,并且其不与硅片反应,可广泛用于等离子体增强化学气相沉积镀膜领域。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟,其特征在于,包括碳化硅陶瓷舟体,所述碳化硅陶瓷舟体由形状为“U”形的基座、设置在所述基座左顶端的第一支撑架和设置在所述基座右顶端的第二支撑架一体成型而成,所述第一支撑架的顶部开设有多个用于插设硅片的第一卡槽,所述第二支撑架的顶部开设有多个用于插设硅片的第二卡槽,所述基座侧壁、第一支撑架和第二支撑架均为镂空结构。
上述的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟,其特征在于,所述第一支撑架和第二支撑架的形状均为“L”形,所述第一支撑架和第二支撑架在基座的顶部呈平行相对布设。
上述的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟,其特征在于,所述基座的底部开设有用于对其进行固定的定位槽。
另外,本发明还提供了一种制备上述等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将碳化硅粉和碳粉混合均匀,得到基础粉料;所述基础粉料中碳化硅粉的质量百分含量为70%~90%,余量为碳粉;
步骤二、将石蜡、油酸和步骤一中所述基础粉料按质量比(0.2~0.35)∶(0.005~0.03)∶1混合均匀,得到浆料;
步骤三、对所述浆料进行真空脱气处理,然后对真空脱气处理后的浆料进行注浆成型,得到坯料;
步骤四、对步骤三中所述坯料进行排蜡处理;
步骤五、将步骤四中排蜡处理后的坯料置于装有硅颗粒的坩埚中,然后放入真空烧结炉中,在温度为1550℃~1600℃的条件下保温20min~60min进行渗硅烧结处理,得到碳化硅陶瓷舟体;所述硅颗粒的质量为排蜡处理后的坯料质量的0.8~1.5倍;
步骤六、采用线切割的方法在步骤五中所述碳化硅陶瓷舟体上加工第一卡槽和第二卡槽,然后采用化学气相沉积的方法在切割后的碳化硅陶瓷舟体上制备SiC涂层,最终得到等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟。
上述的方法,其特征在于,步骤三中所述真空脱气处理的具体过程为:将所述浆料置于真空加热反应釜中,在温度为160℃~200℃,搅拌速率为50r/min~400r/min,真空度为0.001MPa~0.01MPa的条件下脱气20min~60min。
上述的方法,其特征在于,步骤四中所述排蜡处理的次数为两次,两次排蜡处理的具体过程均为:将所述坯料埋入氧化铝粉中,然后置于真空干燥箱中,先以2℃/min~5℃/min的升温速率升温至50℃~70℃后保温3h~6h,再以5℃/min~10℃/min的升温速率升温至140℃~160℃后保温2h~6h,然后以5℃/min~10℃/min的升温速率升温180℃~200℃后保温4h~10h,最后随炉冷却至25℃室温,得到排蜡处理后的坯料。。
上述的方法,其特征在于,步骤四中所述坯料在完成第一次排蜡处理之后,置于酚醛树脂的乙醇溶液中浸渍20min~60min,干燥后再进行第二次排蜡处理;所述酚醛树脂的乙醇溶液由酚醛树脂和无水乙醇按质量比(0.8~1)∶1混合均匀而成。
上述的方法,其特征在于,步骤五中所述硅颗粒的平均粒径为0.5mm~5mm。
上述的方法,其特征在于,步骤五中所述化学气相沉积的具体过程为:将切割后的碳化硅陶瓷舟体置于化学气相沉积炉中,采用CH3SiCl3作为原料,氢气作为载气,氩气作为稀释气体,在氢气流量为200mL/min~400mL/min,氩气流量为100mL/min~150mL/min,温度为1000℃~1200℃的条件下沉积3h~12h,在切割后的碳化硅陶瓷舟体上得到SiC涂层。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明所述PECVD硅片载具为碳化硅陶瓷舟,其具有耐高温、高强度且不与硅反应等特性,是作为硅片载具的理想材料;
2、本发明碳化硅陶瓷舟的镂空结构设计可以减缓气体阻隔效果,使其在PECVD管式沉积炉中,能够有效保证气流的均匀分布;
3、本发明碳化硅陶瓷舟结构紧凑,能够保证更多的硅片***,显著提高生产效率;
4、本发明碳化硅陶瓷舟表面沉积有致密SiC涂层,能有效避免气体吸附,使得PECVD镀膜沉积速度快,镀膜质量更高;
5、本发明碳化硅陶瓷舟具有孔隙率低、高强度、轻质、高抗氧性、高抗震性等性能,并且其不与硅片反应,可广泛用于等离子体增强化学气相沉积镀膜领域。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的结构示意图。
图2为本发明实施例2碳化硅陶瓷舟体的SEM照片。
图3为本发明实施例2SiC涂层的SEM照片。
附图标记说明:
1-1—基座; 1-2—第一支撑架; 1-3—第二支撑架;
1-4—定位槽; 2-1—第一卡槽; 2-2—第二卡槽。
具体实施方式
本发明涉及一种等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟及其制备方法,其中,本发明等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的结构通过实施例1进行描述。
实施例1
结合图1,本实施例等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟包括碳化硅陶瓷舟体,所述碳化硅陶瓷舟体由形状为“U”形的基座1-1、设置在所述基座1-1左顶端的第一支撑架1-2和设置在所述基座1-1右顶端的第二支撑架1-3一体成型而成,所述第一支撑架1-2的顶部开设有多个用于插设硅片的第一卡槽2-1,所述第二支撑架1-3的顶部开设有多个用于插设硅片的第二卡槽2-2,所述基座1-1侧壁、第一支撑架1-2和第二支撑架1-3均为镂空结构。
如图1所示,所述第一支撑架1-2和第二支撑架1-3的形状均为“L”形,所述第一支撑架1-2和第二支撑架1-3在基座1-1的顶部呈平行相对布设。
如图1所示,所述基座1-1的底部开设有用于对其进行固定的定位槽1-4。
结合图1,本发明等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟使用时,首先将待沉积的多个硅片插设在第一卡槽2-1和第二卡槽2-2内,然后将插设有硅片的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟推入等离子体增强化学气相沉积设备中,并采用定位槽1-4将其固定,之后开启设备对硅片进行PECVD镀膜处理。
本发明等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的制备方法通过实施例2-6进行描述。
实施例2
结合图1,本实施例等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的制备方法包括以下步骤:
步骤一、将碳化硅粉和碳粉混合均匀,得到基础粉料;所述基础粉料中碳化硅粉的质量百分含量为80%,余量为碳粉;
步骤二、将石蜡、油酸和步骤一中所述基础粉料按质量比0.3∶0.01∶1混合均匀,得到浆料;
步骤三、对所述浆料进行真空脱气处理,然后对真空脱气处理后的浆料进行注浆成型,得到坯料;所述真空脱气处理的具体过程为:将所述浆料置于真空加热反应釜中,在温度为180℃,搅拌速率为200r/min,真空度为0.005MPa的条件下脱气30min;
步骤四、对步骤三中所述坯料进行排蜡处理;所述排蜡处理的次数为两次,两次排蜡处理的具体过程均为:将所述坯料埋入氧化铝粉中,然后置于真空干燥箱中,先以3℃/min的升温速率升温至60℃后保温4h,再以8℃/min的升温速率升温至150℃后保温4h,然后以8℃/min的升温速率升温190℃后保温8h,最后随炉冷却至25℃室温后去除氧化铝粉,得到排蜡处理后的坯料;所述坯料在完成第一次排蜡处理之后,置于酚醛树脂的乙醇溶液中浸渍40min,干燥后再进行第二次排蜡处理;所述酚醛树脂的乙醇溶液由酚醛树脂和无水乙醇按质量比0.9∶1混合均匀而成;
步骤五、将步骤四中排蜡处理后的坯料置于装有硅颗粒的坩埚中,然后放入真空烧结炉中,在温度为1580℃的条件下保温40min进行渗硅烧结处理,得到碳化硅陶瓷舟体;所述硅颗粒的质量为排蜡处理后的坯料质量的1.2倍;所述硅颗粒的平均粒径为3mm;
本实施例所述碳化硅陶瓷舟体的SEM照片如图2所示,由图2可知所述碳化硅陶瓷舟体具有低的孔隙率、陶瓷颗粒结合紧密,赋予了舟体良好的高温力学性能。
步骤六、采用线切割的方法在步骤五中所述碳化硅陶瓷舟体上加工第一卡槽2-1和第二卡槽2-2,然后采用化学气相沉积的方法在切割后的碳化硅陶瓷舟体上制备SiC涂层,最终得到等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟;所述化学气相沉积的具体过程为:将切割后的碳化硅陶瓷舟体置于化学气相沉积炉中,采用CH3SiCl3作为原料,氢气作为载气,氩气作为稀释气体,在氢气流量为300mL/min,氩气流量为120mL/min,温度为1100℃的条件下沉积8h。
本实施例所述SiC涂层的SEM照片如图3所示,由图3可知所述SiC涂层较舟体更为致密,涂层颗粒均匀规整,能够避免气体吸附,提高镀膜质量。
本实施例制备的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的性能数据见表1。
实施例3
结合图1,本实施例等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的制备方法包括以下步骤:
步骤一、将碳化硅粉和碳粉混合均匀,得到基础粉料;所述基础粉料中碳化硅粉的质量百分含量为90%,余量为碳粉;
步骤二、将石蜡、油酸和步骤一中所述基础粉料按质量比0.3∶0.01∶1混合均匀,得到浆料;
步骤三、对所述浆料进行真空脱气处理,然后对真空脱气处理后的浆料进行注浆成型,得到坯料;所述真空脱气处理的具体过程为:将所述浆料置于真空加热反应釜中,在温度为200℃,搅拌速率为400r/min,真空度为0.01MPa的条件下脱气60min;
步骤四、对步骤三中所述坯料进行排蜡处理;所述排蜡处理的次数为两次,两次排蜡处理的具体过程均为:将所述坯料埋入氧化铝粉中,然后置于真空干燥箱中,先以5℃/min的升温速率升温至50℃后保温3h,再以10℃/min的升温速率升温至160℃后保温6h,然后以5℃/min的升温速率升温180℃后保温10h,最后随炉冷却至25℃室温后去除氧化铝粉,得到排蜡处理后的坯料;所述坯料在完成第一次排蜡处理之后,置于酚醛树脂的乙醇溶液中浸渍20min,干燥后再进行第二次排蜡处理;所述酚醛树脂的乙醇溶液由酚醛树脂和无水乙醇按质量比1∶1混合均匀而成;
步骤五、将步骤四中排蜡处理后的坯料置于装有硅颗粒的坩埚中,然后放入真空烧结炉中,在温度为1550℃的条件下保温30min进行渗硅烧结处理,得到碳化硅陶瓷舟体;所述硅颗粒的质量为排蜡处理后的坯料质量的1.5倍;所述硅颗粒的平均粒径为5mm;
步骤六、采用线切割的方法在步骤五中所述碳化硅陶瓷舟体上加工第一卡槽2-1和第二卡槽2-2,然后采用化学气相沉积的方法在切割后的碳化硅陶瓷舟体上制备SiC涂层,最终得到等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟;所述化学气相沉积的具体过程为:将切割后的碳化硅陶瓷舟体置于化学气相沉积炉中,采用CH3SiCl3作为原料,氢气作为载气,氩气作为稀释气体,在氢气流量为400mL/min,氩气流量为150mL/min,温度为1200℃的条件下沉积3h。
本实施例制备的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的性能数据见表1。
实施例4
结合图1,本实施例等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的制备方法包括以下步骤:
步骤一、将碳化硅粉和碳粉混合均匀,得到基础粉料;所述基础粉料中碳化硅粉的质量百分含量为70%,余量为碳粉;
步骤二、将石蜡、油酸和步骤一中所述基础粉料按质量比0.2∶0.005∶1混合均匀,得到浆料;
步骤三、对所述浆料进行真空脱气处理,然后对真空脱气处理后的浆料进行注浆成型,得到坯料;所述真空脱气处理的具体过程为:将所述浆料置于真空加热反应釜中,在温度为160℃,搅拌速率为50r/min,真空度为0.001MPa的条件下脱气60min;
步骤四、对步骤三中所述坯料进行排蜡处理;所述排蜡处理的次数为两次,两次排蜡处理的具体过程均为:将所述坯料埋入氧化铝粉中,然后置于真空干燥箱中,先以2℃/min的升温速率升温至50℃后保温3h,再以5℃/min的升温速率升温至140℃后保温6h,然后以5℃/min的升温速率升温180℃后保温10h,最后随炉冷却至25℃室温后去除氧化铝粉,得到排蜡处理后的坯料;所述坯料在完成第一次排蜡处理之后,置于酚醛树脂的乙醇溶液中浸渍20min,干燥后再进行第二次排蜡处理;所述酚醛树脂的乙醇溶液由酚醛树脂和无水乙醇按质量比0.8∶1混合均匀而成;
步骤五、将步骤四中排蜡处理后的坯料置于装有硅颗粒的坩埚中,然后放入真空烧结炉中,在温度为1600℃的条件下保温60min进行渗硅烧结处理,得到碳化硅陶瓷舟体;所述硅颗粒的质量为排蜡处理后的坯料质量的0.8倍;所述硅颗粒的平均粒径为0.5mm;
步骤六、采用线切割的方法在步骤五中所述碳化硅陶瓷舟体上加工第一卡槽2-1和第二卡槽2-2,然后采用化学气相沉积的方法在切割后的碳化硅陶瓷舟体上制备SiC涂层,最终得到等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟;所述化学气相沉积的具体过程为:将切割后的碳化硅陶瓷舟体置于化学气相沉积炉中,采用CH3SiCl3作为原料,氢气作为载气,氩气作为稀释气体,在氢气流量为200mL/min,氩气流量为100mL/min,温度为1000℃的条件下沉积12h。
本实施例制备的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的性能数据见表1。
实施例5
结合图1,本实施例等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的制备方法包括以下步骤:
步骤一、将碳化硅粉和碳粉混合均匀,得到基础粉料;所述基础粉料中碳化硅粉的质量百分含量为90%,余量为碳粉;
步骤二、将石蜡、油酸和步骤一中所述基础粉料按质量比0.35∶0.03∶1混合均匀,得到浆料;
步骤三、对所述浆料进行真空脱气处理,然后对真空脱气处理后的浆料进行注浆成型,得到坯料;所述真空脱气处理的具体过程为:将所述浆料置于真空加热反应釜中,在温度为200℃,搅拌速率为400r/min,真空度为0.01MPa的条件下脱气20min;
步骤四、对步骤三中所述坯料进行排蜡处理;所述排蜡处理的次数为两次,两次排蜡处理的具体过程均为:将所述坯料埋入氧化铝粉中,然后置于真空干燥箱中,先以2℃/min的升温速率升温至50℃后保温6h,再以5℃/min的升温速率升温至140℃后保温2h,然后以5℃/min的升温速率升温180℃后保温4h,最后随炉冷却至25℃室温后去除氧化铝粉,得到排蜡处理后的坯料;所述坯料在完成第一次排蜡处理之后,置于酚醛树脂的乙醇溶液中浸渍20min,干燥后再进行第二次排蜡处理;所述酚醛树脂的乙醇溶液由酚醛树脂和无水乙醇按质量比0.9∶1混合均匀而成;
步骤五、将步骤四中排蜡处理后的坯料置于装有硅颗粒的坩埚中,然后放入真空烧结炉中,在温度为1550℃的条件下保温20min进行渗硅烧结处理,得到碳化硅陶瓷舟体;所述硅颗粒的质量为排蜡处理后的坯料质量的0.8倍;所述硅颗粒的平均粒径为5mm;
步骤六、采用线切割的方法在步骤五中所述碳化硅陶瓷舟体上加工第一卡槽2-1和第二卡槽2-2,然后采用化学气相沉积的方法在切割后的碳化硅陶瓷舟体上制备SiC涂层,最终得到等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟;所述化学气相沉积的具体过程为:将切割后的碳化硅陶瓷舟体置于化学气相沉积炉中,采用CH3SiCl3作为原料,氢气作为载气,氩气作为稀释气体,在氢气流量为200mL/min,氩气流量为150mL/min,温度为1000℃的条件下沉积3h。
本实施例制备的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的性能数据见表1。
实施例6
结合图1,本实施例等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的制备方法包括以下步骤:
步骤一、将碳化硅粉和碳粉混合均匀,得到基础粉料;所述基础粉料中碳化硅粉的质量百分含量为90%,余量为碳粉;
步骤二、将石蜡、油酸和步骤一中所述基础粉料按质量比0.2∶0.03∶1混合均匀,得到浆料;
步骤三、对所述浆料进行真空脱气处理,然后对真空脱气处理后的浆料进行注浆成型,得到坯料;所述真空脱气处理的具体过程为:将所述浆料置于真空加热反应釜中,在温度为200℃,搅拌速率为50r/min,真空度为0.001MPa的条件下脱气20min;
步骤四、对步骤三中所述坯料进行排蜡处理;所述排蜡处理的次数为两次,两次排蜡处理的具体过程均为:将所述坯料埋入氧化铝粉中,然后置于真空干燥箱中,先以5℃/min的升温速率升温至50℃后保温3h,再以5℃/min的升温速率升温至140℃后保温2h,然后以10℃/min的升温速率升温200℃后保温10h,最后随炉冷却至25℃室温后去除氧化铝粉,得到排蜡处理后的坯料;所述坯料在完成第一次排蜡处理之后,置于酚醛树脂的乙醇溶液中浸渍20min,干燥后再进行第二次排蜡处理;所述酚醛树脂的乙醇溶液由酚醛树脂和无水乙醇按质量比0.9∶1混合均匀而成;
步骤五、将步骤四中排蜡处理后的坯料置于装有硅颗粒的坩埚中,然后放入真空烧结炉中,在温度为1550℃的条件下保温20min进行渗硅烧结处理,得到碳化硅陶瓷舟体;所述硅颗粒的质量为排蜡处理后的坯料质量的1.5倍;所述硅颗粒的平均粒径为5mm;
步骤六、采用线切割的方法在步骤五中所述碳化硅陶瓷舟体上加工第一卡槽2-1和第二卡槽2-2,然后采用化学气相沉积的方法在切割后的碳化硅陶瓷舟体上制备SiC涂层,最终得到等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟;所述化学气相沉积的具体过程为:将切割后的碳化硅陶瓷舟体置于化学气相沉积炉中,采用CH3SiCl3作为原料,氢气作为载气,氩气作为稀释气体,在氢气流量为400mL/min,氩气流量为150mL/min,温度为1200℃的条件下沉积12h。
本实施例制备的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的性能数据见表1。
表1本发明等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟性能数据
由表1可知,本发明制备的碳化硅陶瓷舟体具有孔隙率低、高强度、轻质、高抗氧性、高抗震性等性能;并且材料本身不与硅片反应,可广泛用于等离子体增强化学气相沉积镀膜领域。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟,其特征在于,包括碳化硅陶瓷舟体,所述碳化硅陶瓷舟体由形状为“U”形的基座(1-1)、设置在所述基座(1-1)左顶端的第一支撑架(1-2)和设置在所述基座(1-1)右顶端的第二支撑架(1-3)一体成型而成,所述第一支撑架(1-2)的顶部开设有多个用于插设硅片的第一卡槽(2-1),所述第二支撑架(1-3)的顶部开设有多个用于插设硅片的第二卡槽(2-2),所述基座(1-1)侧壁、第一支撑架(1-2)和第二支撑架(1-3)均为镂空结构。
2.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟,其特征在于,所述第一支撑架(1-2)和第二支撑架(1-3)的形状均为“L”形,所述第一支撑架(1-2)和第二支撑架(1-3)在基座(1-1)的顶部呈平行相对布设。
3.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟,其特征在于,所述基座(1-1)的底部开设有用于对其进行固定的定位槽(1-4)。
4.一种制备如权利要求1所述等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将碳化硅粉和碳粉混合均匀,得到基础粉料;所述基础粉料中碳化硅粉的质量百分含量为70%~90%,余量为碳粉;
步骤二、将石蜡、油酸和步骤一中所述基础粉料按质量比(0.2~0.35)∶(0.005~0.03)∶1混合均匀,得到浆料;
步骤三、对步骤二中所述浆料进行真空脱气处理,然后对真空脱气处理后的浆料进行注浆成型,得到坯料;
步骤四、对步骤三中所述坯料进行排蜡处理;
步骤五、将步骤四中排蜡处理后的坯料置于装有硅颗粒的坩埚中,然后放入真空烧结炉中,在温度为1550℃~1600℃的条件下保温20min~60min进行渗硅烧结处理,得到碳化硅陶瓷舟体;所述硅颗粒的质量为排蜡处理后的坯料质量的0.8~1.5倍;
步骤六、采用线切割的方法在步骤五中所述碳化硅陶瓷舟体上加工第一卡槽(2-1)和第二卡槽(2-2),然后采用化学气相沉积的方法在切割后的碳化硅陶瓷舟体上制备SiC涂层,最终得到等离子体增强化学气相沉积用碳化硅陶瓷舟。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤三中所述真空脱气处理的具体过程为:将所述浆料置于真空加热反应釜中,在温度为160℃~200℃,搅拌速率为50r/min~400r/min,真空度为0.001MPa~0.01MPa的条件下脱气20min~60min。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤四中所述排蜡处理的次数为两次,两次排蜡处理的具体过程均为:将所述坯料埋入氧化铝粉中,然后置于真空干燥箱中,先以2℃/min~5℃/min的升温速率升温至50℃~70℃后保温3h~6h,再以5℃/min~10℃/min的升温速率升温至140℃~160℃后保温2h~6h,然后以5℃/min~10℃/min的升温速率升温180℃~200℃后保温4h~10h,最后随炉冷却至25℃,得到排蜡处理后的坯料。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤四中所述坯料在完成第一次排蜡处理之后,置于酚醛树脂的乙醇溶液中浸渍20min~60min,干燥后再进行第二次排蜡处理;所述酚醛树脂的乙醇溶液由酚醛树脂和无水乙醇按质量比(0.8~1)∶1混合均匀而成。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤五中所述硅颗粒的平均粒径为0.5mm~5mm。
9.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤五中所述化学气相沉积的具体过程为:将切割后的碳化硅陶瓷舟体置于化学气相沉积炉中,采用CH3SiCl3作为原料,氢气作为载气,氩气作为稀释气体,在氢气流量为200mL/min~400mL/min,氩气流量为100mL/min~150mL/min,温度为1000℃~1200℃的条件下沉积3h~12h,在切割后的碳化硅陶瓷舟体上得到SiC涂层。
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