【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料的，具体涉及一种碳基材料表面复合涂层、一种碳基材料表面复合涂层的制备方法、所述制备方法制备得到的碳基材料表面复合涂层、一种复合材料以及它们的应用。
技术介绍
1、gan材料是研制微电子器件和光电子器件的新型半导体材料，目前gan薄膜外延生长的主流技术为mocvd，其中，石墨作为gan薄膜外延生长的承载基座，是mocvd设备反应腔内重要部件。由于外延生长过程中使用的气体为氨气，高温状态下石墨极易受到氨气腐蚀，并且腐蚀过程中会释放碳氢化合物以及造成石墨掉落碎屑，将gan薄膜污染，因此需要对mocvd石墨基座表面进行涂层涂覆。
2、化学气相沉积是一种常用的涂层制备技术，它通过在高温下将气相前体分解为固体材料，使其在基底表面生长，目前多使用cvd法沉积的sic涂层作为石墨基座表面的涂层。但是，石墨和cvd sic涂层之间存在热膨胀系数不匹配从而导致涂层和基体结合力不良的问题，就使得产品在客户端外延生产过程中容易发生涂层脱落，造成晶圆失效，产品寿命达不到设计要求。
3、因此，研发一种可以有效改善石墨与碳化硅涂层之间的结合力，提高产品的稳定性和性能的新产品是本领域技术人员急切解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种碳基材料表面复合涂层，并提供了碳基材料表面复合涂层的制备方法和相关产品，该复合涂层能够有效改善石墨与碳化硅涂层之间的结合力，提高产品的稳定性和性能。
2、为了实现上述目的，本专利
3、所述碳/碳化硅梯度涂层包括n层梯度涂层，n＞1；
4、沿碳基材料表面至碳化硅涂层的方向，每层碳/碳化硅梯度涂层中碳元素含量为2～40wt％，并依次降低，且结合在碳基材料表面的第1层梯度涂层和结合在碳化硅涂层一侧的第n层梯度涂层的碳元素含量差不低于3wt％；
5、沿碳基材料表面至碳化硅涂层的方向，每层碳/碳化硅梯度涂层的平均晶粒尺寸小于碳化硅涂层，且依次增加。
6、本专利技术第二方面提供了一种碳基材料表面复合涂层的制备方法，该方法包括：
7、(1)在碳基材料表面沉积包含n层梯度涂层的碳/碳化硅梯度涂层，其中，n＞1，所述沉积的方式使得沿碳基材料表面至碳化硅涂层的方向，每层碳/碳化硅梯度涂层中碳元素含量为2～40wt％，并依次降低，且结合在碳基材料表面的第1层梯度涂层和结合在碳化硅涂层一侧的第n层梯度涂层的碳元素含量差不低于3wt％；同时，沿碳基材料表面至碳化硅涂层的方向，每层碳/碳化硅梯度涂层的平均晶粒尺寸小于碳化硅涂层，且依次增加；
8、(2)在所述碳/碳化硅梯度涂层表面沉积碳化硅涂层，得到复合涂层。
9、本专利技术第三方面提供了如上所述的方法制备得到的碳基材料表面复合涂层。
10、本专利技术第四方面提供了一种复合材料，所述复合材料包含碳基材料和结合在所述碳基材料的表面的复合涂层；
11、其中，所述复合涂层为如上所述的碳基材料表面复合涂层。
12、本专利技术第五方面提供了如上所述的碳基材料表面复合涂层或如上所述的复合材料在半导体领域中的应用。
13、本专利技术采用上述技术方案具有以下有益效果：
14、(1)本专利技术在石墨基和碳化硅涂层之间引入了碳/碳化硅梯度涂层，提高了两者之间的界面适配性，可以减少应力集中和裂纹的形成，提高产品的稳定性和使用寿命；
15、(2)本专利技术提供的制备方法简单有效，适用于大规模工业生产，并具有较高的工艺可重复性。
16、在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本文中，在没有特别说明的情况下，数据范围均包括端点。
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1.一种碳基材料表面复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括结合在碳基材料表面的碳/碳化硅梯度涂层和结合在所述碳/碳化硅梯度涂层另一侧的碳化硅涂层；
2.根据权利要求1所述的碳基材料表面复合涂层，其特征在于，所述复合涂层的厚度为80μm～150μm；和/或
3.根据权利要求1或2所述的碳基材料表面复合涂层，其特征在于，n＞3，第1层梯度涂层中碳元素的含量为12wt％～40wt％，第n层梯度涂层中碳元素的含量为2wt％～12wt％；第1层梯度涂层的平均晶粒尺寸为50nm～150nm，第n层梯度涂层的平均晶粒尺寸为300nm～700nm；或
4.一种碳基材料表面复合涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述沉积的方式使得所述碳/碳化硅梯度涂层包含n层梯度涂层，n＞3；第1层梯度涂层的沉积方式包括：通入气包含三氯甲基硅烷、氩气和氢气，沉积温度为1020℃～1150℃，沉积压力为15kPa～25kPa，沉积时间为2h～5h；三氯甲基硅烷和氢气的流量比为1:(1.5～5)；氢气和氩
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，该方法还包括：每层梯度涂层沉积完成后，停止通入三氯甲基硅烷和氢气，并进行退火处理；
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，碳化硅涂层的沉积方式包括：通入气包含三氯甲基硅烷、氩气和氢气，沉积温度为1250～1400℃，沉积压力为10kPa～30kPa，沉积时间为2h～5h；三氯甲基硅烷和氢气的流量比为1:(8～20)；氢气和氩气的流量比为1:(1～2)。
8.权利要求4-7中任意一项所述的方法制备得到的碳基材料表面复合涂层。
9.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包含碳基材料和结合在所述碳基材料的表面的复合涂层；
10.权利要求1-3和8中任意一项所述的碳基材料表面复合涂层或权利要求9所述的复合材料在半导体领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种碳基材料表面复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括结合在碳基材料表面的碳/碳化硅梯度涂层和结合在所述碳/碳化硅梯度涂层另一侧的碳化硅涂层；
2.根据权利要求1所述的碳基材料表面复合涂层，其特征在于，所述复合涂层的厚度为80μm～150μm；和/或
3.根据权利要求1或2所述的碳基材料表面复合涂层，其特征在于，n＞3，第1层梯度涂层中碳元素的含量为12wt％～40wt％，第n层梯度涂层中碳元素的含量为2wt％～12wt％；第1层梯度涂层的平均晶粒尺寸为50nm～150nm，第n层梯度涂层的平均晶粒尺寸为300nm～700nm；或
4.一种碳基材料表面复合涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述沉积的方式使得所述碳/碳化硅梯度涂层包含n层梯度涂层，n＞3；第1层梯度涂层的沉积方式包括：通入气包含三氯甲基硅烷、氩气和氢气，沉积温度为1020℃～1150℃，沉积压力为15kpa～25kpa，沉积时间为2h～5h；三氯甲基硅烷和氢气的流量比为1:(1.5～5)；氢气和氩气的流量比为1:(1～2)；第n层梯度涂层的沉积方式包括：通入气包含三氯甲基硅烷、氩气和氢气，沉积温度为1250～1400℃，沉积压力为10kpa～20kp...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖家豪，王其龙，柴攀，万强，
申请(专利权)人：湖南德智新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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