一种碳化硅薄膜成型装置及其碳化硅薄膜的制备工艺的制作方法

本发明属于半导体材料制备，具体涉及一种碳化硅薄膜成型装置及其碳化硅薄膜的制备工艺。

背景技术：

1、碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成，碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石，碳化硅又称碳硅石，如今c、n、b等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅是应用最广泛、最经济的一种，可以称为金刚砂或耐火砂，正由于碳化硅具有优良的性质，人们专门生产出一种碳化硅薄膜，它是通过专门的成型装置而制成的。

2、在公开号为cn 105399425 a的中国专利中，提到了一种碳化硅薄膜的制备方法，属于半导体材料技术领域。本发明首先将硝酸镁，硝酸镍溶于蒸馏水中，再与尿素混合，用碱调节其ph后，对其进行水热反应生成的镁镍水滑石，接着将其与硅酸钠、盐酸混合，进行油浴发热后，置于马弗炉中进行煅烧，生成二氧化硅，再在氢气与碳粉的作用下，制成碳化硅薄膜。本发明的有益效果：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，尽管上述方法有益效果诸多，但是该方案中需要使用到大量的化学试剂，不仅成本较高，且存在一定的安全隐患以及可能对环境造成一定的污染，存在局限性。

3、对此，发明人提出一种碳化硅薄膜成型装置及其碳化硅薄膜的制备工艺，用以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种碳化硅薄膜成型装置及其碳化硅薄膜的制备工艺，以解决现有技术在制备碳化硅薄膜中需要使用到大量的化学试剂，不仅成本较高，且存在一定的安全隐患以及可能对环境造成一定的污染，存在局限性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种碳化硅薄膜的制备工艺，包括以下步骤：

4、s1、生物模板准备，选择生物模板，所述生物模板具有稳定的结构和形状，清洗和处理生物模板，确保表面无污染；

5、s2、表面修饰，对生物模板表面进行修饰，增强其亲水性或亲油性，以便更好地与碳源前体溶液相互作用；

6、s3、溶液制备，制备碳源前体的溶液，使用含有碳源的有机溶剂，并在溶液中添加催化剂或助剂，以促使碳源的沉积；

7、s4、生物模板浸渍，将修饰后的生物模板浸渍到碳源前体的溶液中，确保溶液充分渗透到生物模板结构中；

8、s5、碳化硅薄膜的生长，将浸渍后的生物模板进行干燥，使得溶液中的碳源在生物模板表面沉积形成薄膜前体，将预制的生物模板放置在碳化炉中，进行碳化；

9、s6、表面修饰和优化，用去模板剂去除生物模板残留，留下具有碳化硅结构的薄膜，对得到的碳化硅薄膜进行表面修饰，以提高其表面性质和特定应用的适应性；

10、s7、表征与测试，对制备好的碳化硅薄膜进行表征。

11、优选的，所述生物模板为硅藻或细菌，所述硅藻为二硅藻，所述细菌为球形或杆状细菌。

12、优选的，所述有机溶剂包括甲苯或二甲基甲酰胺。

13、优选的，所述碳化采用高温石墨化学气相沉积(htcvd)法，使生物模板在高温下炭化并失去结构，同时碳源前体在表面形成碳化硅薄膜。

14、优选的，所述去模板剂为酸或者碱。

15、优选的，所述表面修饰为氧化、氮化和引入功能性基团。

16、优选的，所述表征包括表面形貌、结构、化学成分和性能方面的测试与分析。

17、一种碳化硅薄膜成型装置，其特征在于，包括：

18、培养箱，用于控制培养硅藻或细菌的条件；

19、搅拌器，用于保持培养基中各组成成分的均匀性；

20、离心机，用于分离细菌；

21、浸渍设备，将生物模板浸渍到碳源前体的溶液中；

22、烘箱，用于将生物模板进行干燥；

23、石墨cvd炉，用于高温碳化；

24、hf处理设备，用于去除生物模板；

25、氧化氢处理设备，用于表面氧化；

26、显微镜，用于观察薄膜的表面形貌；

27、扫描电子显微镜(sem)，用于更详细的表面形貌观察；

28、x射线衍射仪(xrd)，用于分析薄膜的结晶结构；

29、傅里叶变换红外光谱仪(ftir)，用于分析薄膜的化学成分。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、(1)本发明利用硅藻、细菌或其他微生物的天然结构作为模板，提供了对结构形貌的高度控制能力，可以实现微米到纳米级别的尺寸控制，可以获得复杂、多孔的碳化硅薄膜结构，可以应用于纳米器件制备，由于使用生物来源的模板，相对于一些传统的纳米材料制备方法，这种方法更为环保，不需要使用大量的有机溶剂和高温处理。

32、(2)本发明通过对生物模板表面进行修饰，可以调控碳源前体与生物模板的相互作用，进而调控薄膜的表面性质，如亲水性或疏水性，增强材料的适应性，进而制备方法相对灵活，可以适应不同的生物模板和碳源前体，从而实现对薄膜性质的可调控和优化，具有一定的可扩展性，利用生物模板制备的碳化硅薄膜在一些生物应用中可能具有更好的生物相容性，例如生物传感器或生物医学器械。

技术特征：

1.一种碳化硅薄膜的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅薄膜的制备工艺，其特征在于：所述生物模板为硅藻或细菌，所述硅藻为二硅藻，所述细菌为球形或杆状细菌。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅薄膜的制备工艺，其特征在于：所述有机溶剂包括甲苯或二甲基甲酰胺。

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅薄膜的制备工艺，其特征在于：所述碳化采用高温石墨化学气相沉积(htcvd)法，使生物模板在高温下炭化并失去结构，同时碳源前体在表面形成碳化硅薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种碳化硅薄膜的制备工艺，其特征在于：所述去模板剂为酸或者碱。

6.根据权利要求1所述的一种碳化硅薄膜的制备工艺，其特征在于：所述表面修饰为氧化、氮化和引入功能性基团。

7.根据权利要求1所述的一种碳化硅薄膜的制备工艺，其特征在于：所述表征包括表面形貌、结构、化学成分和性能方面的测试与分析。

8.一种碳化硅薄膜成型装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明涉及半导体材料制备技术领域，具体公开了一种碳化硅薄膜成型装置及其碳化硅薄膜的制备工艺，包括：S1、生物模板准备，S2、表面修饰，S3、溶液制备，S4、生物模板浸渍，S5、碳化硅薄膜的生长，S6、表面修饰和优化以及S7、表征与测试；本发明利用硅藻、细菌或其他微生物的天然结构作为模板，提供了对结构形貌的高度控制能力，可以实现微米到纳米级别的尺寸控制，可以获得复杂、多孔的碳化硅薄膜结构，可以应用于纳米器件制备，由于使用生物来源的模板，相对于传统的纳米材料制备方法，这种方法更为环保，不需要使用大量的有机溶剂和高温处理，通过对生物模板表面进行修饰，可以调控碳源前体与生物模板的相互作用，进而调控薄膜的表面性质。技术研发人员：汪炜喆,李梅溶,王创垒,张梦龙受保护的技术使用者：浙江芯科半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11