本發(fā)明涉及半導(dǎo)體,特別是涉及帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、隨著發(fā)光二極管(light-emitting?diode,led)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,led外延片的需求量不斷增加,led外延片是指在襯底基片上生長出來的單晶薄膜,承載襯底基片的碳化硅涂層石墨基座的品質(zhì)直接影響了led外延片的質(zhì)量。然而,傳統(tǒng)的碳化硅涂層石墨基座抗熱震性能不足,在經(jīng)歷多次高溫低溫循環(huán)后,碳化硅涂層容易發(fā)生剝落,因此,亟需開發(fā)一種制備方法,能夠提高碳化硅涂層石墨基座的抗熱震性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于此,有必要針對上述問題,提供一種帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座及其制備方法與應(yīng)用,采用該制備方法制得的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座具有優(yōu)異的抗熱震性能。
2、本發(fā)明公開了一種帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,包括以下步驟:
3、將sio粉體以及石墨基座置于反應(yīng)容器中,所述石墨基座位于所述sio粉體的揮發(fā)路徑上;
4、對所述反應(yīng)容器進行抽真空處理并加熱至1100℃-1800℃,然后向所述反應(yīng)容器中通入流量為100sccm-1000sccm的惰性氣體并保溫,所述sio粉體揮發(fā)形成的sio氣體與所述石墨基座反應(yīng),在所述石墨基座的內(nèi)部以及表面形成碳化硅;以及
5、控制所述反應(yīng)容器的溫度在1100℃-1500℃之間,向所述反應(yīng)容器中通入稀釋氣體、硅源以及還原性氣體在所述石墨基座的表面進行化學(xué)氣相沉積反應(yīng),得到帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座,所述嵌入式碳化硅涂層包括嵌入部分以及表層部分,所述表層部分中sic晶粒呈類金字塔狀。
6、在一實施方式中,所述sio粉體揮發(fā)形成的sio氣體與所述石墨基座反應(yīng)的步驟中,生成co氣體,所述co氣體降低所述反應(yīng)容器內(nèi)所述sio氣體的濃度。
7、在一實施方式中,所述sio粉體的質(zhì)量與所述石墨基座的質(zhì)量比為1:2-1:20。
8、在一實施方式中,保溫的時間為1h-10h。
9、在一實施方式中,所述硅源與所述還原性氣體的摩爾比為0.05-0.3。
10、在一實施方式中,通入稀釋氣體、硅源以及還原性氣體的步驟中:
11、所述稀釋氣體包括氬氣或氦氣中的至少一種;
12、及/或,所述稀釋氣體的流量為500sccm-2000sccm;
13、及/或,所述硅源包括氯硅烷或四氯化硅中的至少一種;
14、及/或,所述硅源的流量為200sccm-600sccm;
15、及/或,所述還原性氣體為氫氣;
16、及/或,所述還原性氣體的流量為1000sccm-10000sccm。
17、在一實施方式中,進行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的步驟中,反應(yīng)溫度為1100℃-1500℃,反應(yīng)時長為1h-10h。
18、一種帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座,采用如上述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法制得,包括石墨基座以及嵌入式碳化硅涂層,所述嵌入式碳化硅涂層包括嵌入部分以及表層部分,所述表層部分中sic晶粒呈類金字塔狀。
19、在一實施方式中,所述嵌入式碳化硅涂層的嵌入深度大于或等于200μm。
20、一種如上述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座在制備發(fā)光二極管外延片中的應(yīng)用。
21、本發(fā)明提供的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法中,首先,將反應(yīng)容器的溫度加熱至1100℃-1800℃,使sio粉體揮發(fā)成為sio氣體并進入到石墨基座內(nèi)部,與石墨基座表面以及內(nèi)部的c發(fā)生反應(yīng)形成sic,使sic嵌入到石墨基座的內(nèi)部;其次,將反應(yīng)容器控溫在1100℃-1500℃之間,向反應(yīng)容器中通入稀釋氣體、硅源以及還原性氣體在石墨基座的表面進行化學(xué)氣相沉積反應(yīng),在石墨基座表面碳化硅的基礎(chǔ)上繼續(xù)生長碳化硅,從而,一方面,使表層部分的碳化硅與石墨基座內(nèi)部的碳化硅一體,在一定程度上提高嵌入式碳化硅涂層與石墨基座之間的結(jié)合力,另一方面,化學(xué)氣相沉積反應(yīng)形成的碳化硅均勻性好,致密度高,能夠防止高溫氣體進入石墨基座內(nèi)部,最終使制得的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座具有優(yōu)異的抗熱震性能。
1.一種帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,其特征在于,所述sio粉體揮發(fā)形成的sio氣體與所述石墨基座反應(yīng)的步驟中,生成co氣體,所述co氣體降低所述反應(yīng)容器內(nèi)所述sio氣體的濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,其特征在于,所述sio粉體的質(zhì)量與所述石墨基座的質(zhì)量比為1:2-1:20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,其特征在于,保溫的時間為1h-10h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4任一項所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,其特征在于,所述硅源與所述還原性氣體的摩爾比為0.05-0.3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4任一項所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,其特征在于,通入稀釋氣體、硅源以及還原性氣體的步驟中:
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4任一項所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法,其特征在于,進行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的步驟中,反應(yīng)溫度為1100℃-1500℃,反應(yīng)時長為1h-10h。
8.一種帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座,其特征在于,采用如權(quán)利要求1至權(quán)利要求7任一項所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座的制備方法制得,包括石墨基座以及嵌入式碳化硅涂層,所述嵌入式碳化硅涂層包括嵌入部分以及表層部分,所述表層部分中sic晶粒呈類金字塔狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座,其特征在于,所述嵌入式碳化硅涂層的嵌入深度大于或等于200μm。
10.一種如權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的帶有嵌入式碳化硅涂層的石墨基座在制備發(fā)光二極管外延片中的應(yīng)用。