氮化硅陶瓷性能增强的原因

过去20年中,氮化硅陶瓷的高温应用被广泛研究。添加稀土元素能改进氮化硅陶瓷的机械和物理性能,但是人们不了解这是为什么,以及为什么有些稀土元素比其他元素的效果更好。Alexander Ziegler和同事研究指出,这些原子的位置在氮化硅基体晶粒和薄粒间相的界面。他们表示,氮化硅晶粒有许多空悬键,稀土原子就附着到这些键上。     

氮化硅薄膜的制备技术综述

氮化硅薄膜在微电子材料及器件生产中被广泛用作表面钝化保护膜、绝缘层、杂质扩散掩膜等。在硅基太阳能电池中,氮化硅用作钝化膜和减反射膜。本文综述了几种制备氮化硅薄膜的方法。     

Si3N4-MgO-CeO2陶瓷烧结过程中的致密化与相变

Silicon nitride ceramics show great potential for wide applications. It is difficult to densify silicon nitride due to its covalent nature of bonding. A new sintering aid with combination of MgO and CeO₂ was used in the present study. The effects of MgO-CeO₂ on densification and phase transformation during sintering of Si₃N₄ were discussed. For Si₃N₄-MgO-CeO₂ ceramics,a lot of liquid phase existed at 1450℃,and densification process took place rapidly from 1550℃ to 150℃;the phase transformation from α-Si₃N₄ to β-Si₃N₄ took place rapidly from 1550℃ to 1660℃,the phase transformation process lags behind the densification process. The nonpressure sintered Si₃N₄-MgO-CeO₂ ceramics achieved a bending strength of 948MPa. MgO-CeO₂ can be considered as an effective sintering aid for Si₃N₄.     

超硬陶瓷

研究聚合物的科学家与研究陶瓷的不同,前者更具优越性,可在不断扩展的组合阵列中进行选择;后者则必须进行多年的深入研究,在数量相对有限的体系中进行精选。所以泽尔（Zerr）等人的发现是一个令人振奋的消息,他们在其中一个体系（氦化硅）中发现了一种化合物的新形式,这种新的立方体化合物的硬度比现有的各种相的硬度要大得多,因而可被广泛地应用在工业上。氯化硅（Si3N4）有两种早已确定的晶体形式：a和p,在这两种形式中,中心硅与周围的四个氛按四面体阵列相连。几个四面体彼此联接方式的不同便产生出不同的晶体结构。在Si3N4见…     

Ca α-Sialon成核的透射电子显微镜观察

对烧结到中间温度（１４５０℃）的高ｘ值Ｃａ α－Ｓｉａｌｏｎ组分（Ｃａ１．８Ｓｉ６．６Ａｌ５．４Ｏ１．８Ｎ１４．２）进行了透射电子显微镜观察。结果表明,绝大多数情况下,α－Ｓｉａｌｏｎ晶粒和邻近的α－Ｓｉ３Ｎ４起始原料之间无外延关系,仅发现少数α－Ｓｉａｌｏｎ晶粒在α－Ｓｉ３Ｎ４上的外延成核,进一步的能量色散谱（ＥＤＳ）分析表明,非外延成核的α－Ｓｉａｌｏｎ中Ｃａ的固溶量远高于外延成核的α－Ｓｉａ     

氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺试验研究

在采用封闭式阴极装置实现高速ELID磨削的基础上,对氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺机理进行了研究.通过与非ELID高速磨削工艺的对比,揭示了氮化硅陶瓷ELID高速磨削的工艺机理,并给出了其表面粗糙度、磨削力与工艺参数之间的变化规律.这些规律表明:ELID高速磨削工艺能大大地减小氮化硅陶瓷的表面粗糙度值及磨削力,获得较好的表面质量.此外,砂轮线速度和磨削深度对其表面粗糙度值没有显著影响,且变化没有明显规律;而工件速度对表面粗糙度值存在一定的影响,表面粗糙度值随着工件进给速度的提高而增加,即表面加工质量有下降的趋势;ELID高速磨削工艺中的各类磨削参数均对氮化硅陶瓷的磨削力产生重大影响:磨削深度增加或工件速度的加快,都使磨削力变大;砂轮线速度的增加则导致磨削力下降.     

氢化非晶氮化硅薄膜的光学特性研究

采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术以SiH4和N2为反应气体沉积了氮化硅(SiN)薄膜,利用傅里叶红外吸收谱(FTIR)、紫外-可见透射谱(UV-VIS)等对薄膜的键合结构、光学带隙等参量进行了测量与分析.结果表明,采用HWP-CVD技术能在较低的衬底温度下制备低H含量的SiN薄膜,所沉积的薄膜主要表现为Si-N键合结构.适当提高N2/SiH4比例将有利于薄膜中H含量的降低.     

反应气压对氢化非晶氮化硅薄膜的发光特性影响

采用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术制备了氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜,利用光致发光谱(PL)和傅里叶红外吸收谱(FTIR)研究了不同气压条件下所形成薄膜的发光特性.结果表明,在较高气压条件下,所沉积薄膜的发光峰位在2.5 eV附近;减小气压使薄膜的沉积速率下降,其内部原子微观结构发生变化,薄膜的发光峰位在3.05 eV处,其半高宽为1.48 eV.     

PECVD氮化硅薄膜工艺参数研究

根据太阳电池组件的结构和封装材料特性,设计出硅太阳电池片减反射薄膜的最佳厚度和折射率,利用泰勒公式进行优化PECVD制备氮化硅薄膜的工艺参数。通过实验,找出适合中电48所工业生产用管式PECVD制备氮化硅薄膜的工艺参数。     

Si3N4／3Cr2W8V钢摩擦副滑动摩擦磨损性能

测定了销－盘式热压Ｓｉ３Ｎ４／３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢摩擦副在室温干摩擦磨损条件下的摩擦系数及Ｓｉ３Ｎ４销的磨损系数，对陶瓷销的磨损面进行了ＳＥＭ显微形貌观察，Ｘ射线分析；并探讨了陶瓷销的磨损机理。研究结果表明：Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的磨损以微区脆性断裂为主要机理。