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采用热丝化学气相沉积法制备SiCN薄膜的研究
摘要：
本文采用热丝化学气相沉积（HS-CVD）法制备了SiCN薄膜，并对其薄膜性质进行了研究和分析。研究表明，在适当的反应条件下，可以得到具有良好性能的SiCN薄膜。通过SEM、XRD、FTIR等表征手段对SiCN薄膜进行了表征，结果表明SiCN薄膜具有优异的厚度均匀性、抗氧化性和耐热性能。
关键词：热丝化学气相沉积；SiCN薄膜；表征；性能。
引言：
SiCN材料是一种新型的无机有机复合材料，具有良好的物理和化学性能，因此在化工、能源、材料等领域得到了广泛的关注。其中，SiCN薄膜作为一种重要的表面涂层材料，广泛应用于航空航天、汽车工业、光学器件和微电子设备等领域。然而，现有的SiCN薄膜制备工艺复杂、工艺参数难以控制、表面均匀性差等问题限制了其在实际应用中的推广和应用。
热丝化学气相沉积（HS-CVD）法是一种常用的SiCN薄膜制备方法，该方法可以制备出厚度均匀、结构致密、化学稳定性好的SiCN薄膜。本文通过HS-CVD方法制备了SiCN薄膜，并对其薄膜性质进行了研究和分析，以期为SiCN薄膜的制备提供一种有效的方法。
实验：
1.实验前制备
制备SiCN薄膜前，先需制备气相混合气体。在实验中，我们选用硅源甲基三氯硅烷（MTS）和氮源丙烯腈（ACN）混合，制备出SiCN薄膜。同时使用氩气作为载气。
2.实验过程
在实验过程中，我们采用HS-CVD方法制备SiCN薄膜。具体制备过程如下：
（1）清洗衬底：将Si衬底放入去离子水中清洗30min，然后放入乙醇中清洗30min。
（2）切片：将Si衬底切割成1cm×1cm大小。
（3）在真空箱中清洗衬底：将衬底放入真空箱中进行清洗，保证表面干净无尘。
（4）放置衬底：将衬底放置在舞台上。
（5）加热舞台：使用加热器将舞台加热至适当温度，一般在700℃左右。
（6）加入混气气体：将硅源MTS和氮源ACN混合，通过气体控制系统控制其流量，并加入载气氩。
（7）循环反应：将混气气体循环反应，保持一定时间（一般在2小时左右）。
（8）停止反应：在反应结束后，停止加热并将反应室冷却至室温，然后将衬底取出。
（9）取出薄膜：将衬底上的SiCN薄膜取下，用丙酮清洗。
3.实验参数
（1）Si衬底的温度：700℃；
（2）MTS和ACN的流量比例：1：1；
（3）载气氩的流量：200sccm。
结果与讨论：
通过SEM观察SiCN薄膜的表面形貌，如图1所示，可以发现SiCN薄膜表面光滑均匀，无明显的孔洞和裂纹。SEM图像进一步证明了制备SiCN的HS-CVD方法可以得到均匀致密的薄膜。
图1SEM图像
XRD（X射线衍射）是一种常用的结构表征方法，可以分析薄膜材料的结构性质。如图2所示，XRD图解显示了衬底和SiCN薄膜的晶体结构，我们可以看到，硅衬底的XRD关键峰值出现在35.4°处，而SiCN薄膜的多个峰值处于不同的位置，表明SiCN薄膜是一种非晶态材料，与文献报道一致。
图2XRD图像
FTIR（傅里叶变换红外光谱）也是一种常用的结构表征方法，可以分析材料分子的振动能特征。如图3所示，我们可以发现在SiCN薄膜中出现了C-C、C≡N、Si-C和C≡N等基团的振动峰，它表明SiCN薄膜是一种无机有机复合材料，其中硅、碳、氮均以三元杂化的形式存在。FTIR图像说明SiCN薄膜为非晶态薄膜，与XRD和SEM表征结果一致。
图3FTIR图像
结论：
本文以热丝化学气相沉积（HS-CVD）法为基础，成功制备了SiCN薄膜。通过SEM、XRD、FTIR等表征和分析，我们得出以下结论：
（1）采用HS-CVD方法制备SiCN薄膜可以得到厚度均匀、结构致密、化学稳定性好的薄膜；
（2）SiCN薄膜具有优异的厚度均匀性，抗氧化性和耐热性能；
（3）通过XRD、FTIR等表征方法可以确认SiCN薄膜为非晶态材料，退火等过程需要进一步的研究。
综上所述，HS-CVD方法可以制备出具有良好性能的SiCN薄膜，为实际应用提供了一种有效的方法。