BCl3-NH3-H2-N2前驱体化学气相沉积法制备氮化硼涂层

摘要： 以BCl3-NH3-H2-N2为前驱体系统, 在垂直放置的热壁反应器中利用化学气相沉积工艺制备氮化硼(BN)涂层, 分析了工艺参数对沉积速率的影响, 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射技术(XRD)分析了碳化硅纤维表面BN涂层的形貌和微观结构, 提出了BN沉积过程中主要的气相和表面反应, 以及关键气相组分。研究结果显示：在600~850℃的范围内, 随着沉积温度的升高, BN沉积速率逐渐加快, 同一温度下, 沉积区域内BN沉积速率沿气流方向逐渐减缓, 表明气相组分在气流方向逐渐消耗; 随着系统压力的提高, BN沉积速率先加快后减缓, 表明沉积过程由表面反应控制转变为质量传输控制; 随滞留时间延长, 距气体入口1~3 cm处, BN的沉积速率逐渐增大, 而距气体入口4~5 cm处, 沉积速率先增大后逐渐变小。SEM照片显示碳化硅纤维表面BN涂层光滑致密, XPS结果表明主要成分为BN及氧化产物B2O3, XRD图谱表明热处理前BN为无定形态, 1200℃热处理后BN的结晶度提高, 并向六方形态转变。BN的沉积是由BCl3和NH3反应所生成的中间气相组分Cl2BNH2、ClB(NH2)2和B(NH2)3来实现的。