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  本文關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體制造，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《青海大學(xué)》 2011年

半導(dǎo)體制造用高純超細(xì)碳化硅陶瓷粉體表面改性研究

李星  

【摘要】：SiC因具有抗氧化性強(qiáng)、高溫強(qiáng)度大、耐磨損性好、熱穩(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大、硬度和彈性模量高、抗熱震性能好以及耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性,近年來(lái)成為高技術(shù)領(lǐng)域的首選材料之一。在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,許多工程也都在使用SiC陶瓷。作為半導(dǎo)體制造用高性能陶瓷的原料粉體,必須要求SiC微粉具有高純、超細(xì)、分散性好的特性,但經(jīng)機(jī)械粉碎后的SiC粉體,因粒徑小,表面能高,很容易發(fā)生團(tuán)聚,形成二次粒子,很難實(shí)現(xiàn)超細(xì)尺度范圍內(nèi)顆粒之間的均勻分散以及澆注成型工藝中料漿的分散、穩(wěn)定和懸浮,進(jìn)而影響陶瓷材料性能的提高。因此必須對(duì)SiC粉體進(jìn)行表面處理,改善SiC粉體的分散性、流動(dòng)性,消除團(tuán)聚,從而提高超細(xì)粉體成型性能以及制品最終性能。 本文依據(jù)分散穩(wěn)定3大理論,設(shè)計(jì)出SiC粉體的雙層包覆模型,以KH-550硅烷偶聯(lián)劑作為中間過(guò)渡層,將有機(jī)單體AM/AA-Na接枝聚合在SiC粉體表面,使其在水中的膠體特性發(fā)生變化,分散穩(wěn)定性顯著提高。研究中確定了包覆改性過(guò)程中的工藝條件,并利用紅外光譜儀、X射線衍射儀、掃描電鏡、Zeta電位儀、粘度計(jì)等分析了改性前后SiC粉體的表面特性,測(cè)試了SiC粉體懸浮液的分散穩(wěn)定性和流動(dòng)性,并將改性粉體試制成陶瓷件,測(cè)試燒結(jié)件的性能。 研究結(jié)果表明:改性后的SiC微粉表面確實(shí)存在KH-550和PAM或PAA-Na;SiC粉體經(jīng)接枝聚合包覆后沒(méi)有改變?cè)糞iC粉體的物相結(jié)構(gòu),只是改變了其在水介質(zhì)中的膠體性質(zhì);改性SiC粉體形狀較規(guī)則,無(wú)明顯團(tuán)聚現(xiàn)象,粉體分散性得到改善。 PAM-KH550SiC及PAA-Na-KH550SiC改性粉體與原始粉體相比,Zeta電位值均有顯著提高,后者提高程度較大,其最高正電位為+57.08mV(pH=3),最高負(fù)電位為-57.33mV(pH=10);AA-Na與AM接枝共聚改性粉體,在堿性條件下可獲得更高的Zeta電位值-76.61mV(pH=10),Zeta電位值的提高有效改善了SiC粉體水基分散時(shí)的穩(wěn)定性,使改性SiC粉體在酸性或堿性條件下,分散穩(wěn)定性均得到了明顯改善,可以確定:原始SiC粉體在料漿中主要依靠靜電穩(wěn)定機(jī)制實(shí)現(xiàn)分散穩(wěn)定,而改性SiC粉體則是以靜電-空間位阻機(jī)制實(shí)現(xiàn)分散穩(wěn)定。 本研究中還將改性前后SiC微粉試制成陶瓷件,測(cè)試其性能。結(jié)果顯示采用改性粉體燒結(jié)出的試樣密度增加,顯微結(jié)構(gòu)致密、分散均勻,沒(méi)有大的團(tuán)聚體和明顯的氣孔存在,顆粒堆積緊密,體現(xiàn)出改性粉體良好的成型、燒結(jié)性能。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：青海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.3
【目錄】：

摘要4-6

Abstract6-11

主要符號(hào)對(duì)照表11-12

第1章 緒論12-24

1.1 SiC 的基本性質(zhì)12-13

1.2 SiC 粉體的應(yīng)用13-14

1.3 SiC 粉體表面改性的目的及意義14-16

1.4 表面改性方法16-18

1.4.1 物理涂敷改性16

1.4.2 化學(xué)包覆改性16-17

1.4.3 機(jī)械力化學(xué)法17-18

1.5 表面改性劑18-19

1.5.1 偶聯(lián)劑18

1.5.2 表面活性劑18

1.5.3 有機(jī)低聚物及不飽和有機(jī)酸18-19

1.5.4 有機(jī)硅19

1.5.5 水溶性高分子19

1.5.6 無(wú)機(jī)表面改性劑19

1.6 SiC 粉體表面改性研究現(xiàn)狀19-22

1.6.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀分析19-20

1.6.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析20-22

1.7 本課題研究?jī)?nèi)容22-23

1.8 小結(jié)23-24

第2章 SiC 粉體表面改性設(shè)計(jì)思想24-33

2.1 分散穩(wěn)定機(jī)理討論24-28

2.1.1 雙電層和ζ電位24-25

2.1.2 顆粒間的相互作用及穩(wěn)定分散25-28

2.2 表面改性設(shè)計(jì)思想28-32

2.3 改性粉體性能檢測(cè)與表征32

2.4 小結(jié)32-33

第3章 SiC 粉體表面改性實(shí)驗(yàn)研究33-47

3.1 實(shí)驗(yàn)原料33-34

3.1.1 SiC 原料33

3.1.2 輔助原料及化學(xué)試劑33-34

3.2 實(shí)驗(yàn)儀器34

3.3 實(shí)驗(yàn)工藝34-37

3.3.1 偶聯(lián)劑疏水預(yù)處理工藝34-35

3.3.2 接枝聚合工藝35-37

3.3.2.1 SiC 粉體表面接枝聚合丙烯酰胺35-36

3.3.2.2 SiC 粉體表面接枝聚合丙烯酸鈉36

3.3.2.3 SiC 粉體表面接枝共聚丙烯酸鈉及丙烯酰胺36-37

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-46

3.4.1 偶聯(lián)劑疏水預(yù)處理工藝參數(shù)的確定37-43

3.4.1.1 單因素實(shí)驗(yàn)37-41

3.4.1.2 正交實(shí)驗(yàn)41-43

3.4.2 接枝聚合工藝參數(shù)的確定43-46

3.4.2.1 SiC 粉體表面接枝聚合丙烯酰胺43-44

3.4.2.2 SiC 粉體表面接枝聚合丙烯酸鈉44-46

3.5 小結(jié)46-47

第4章 改性SiC 粉體的性能表征47-56

4.1 改性SiC 粉體表面結(jié)構(gòu)分析47-52

4.1.1 XRD 分析47-49

4.1.2 紅外光譜分析49-52

4.2 改性SiC 粉體形貌分析52-53

4.3 改性SiC 粉體粒度分析53-55

4.4 小結(jié)55-56

第5章 表面改性SiC 料漿特性及成型、燒結(jié)工藝研究56-71

5.1 改性SiC 粉體的分散穩(wěn)定性研究56-63

5.1.1 Zeta 電位的測(cè)試56-60

5.1.2 分散穩(wěn)定性的測(cè)定60-63

5.2 改性SiC 料漿的流動(dòng)性研究63-65

5.2.1 pH 值對(duì)SiC 漿料粘度的影響63-64

5.2.2 固相含量對(duì)SiC 槳料粘度的影響64-65

5.3 注漿成型制備致密碳化硅65-70

5.3.1 工藝流程65-67

5.3.2 性能測(cè)試與表征67-70

5.4 小結(jié)70-71

第6章 結(jié)論71-73

參考文獻(xiàn)73-77

致謝77-78

作者簡(jiǎn)介78

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9 柳秀史;李寧;吳馳飛;吳國(guó)章;;熱老化對(duì)丁苯膠乳體系機(jī)械穩(wěn)定性的影響[J];高分子學(xué)報(bào);2009年07期

10 董霞;阮迪;鄭兆和;何瑾馨;;非離子分散劑的結(jié)構(gòu)對(duì)C.I.分散黃64穩(wěn)定性的影響[J];印染助劑;2010年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 朱冬生;李新芳;王先菊;汪南;李華;;氧化鋁-水納米流體的分散性研究[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（8）[C];2007年

2 李曉燕;劉家慶;高霞;馬最良;;蓄冷空調(diào)納米復(fù)合相變蓄冷介質(zhì)及分散穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究[A];走中國(guó)創(chuàng)造之路——2011中國(guó)制冷學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

3 李偉華;田惠文;侯保榮;;納米SiO_2的分散穩(wěn)定性能研究[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)年會(huì)（第三卷）[C];2010年

4 孫多先;曹寧寧;馮士友;;離子型聚氨酯對(duì)顏料粒子分散穩(wěn)定性的研究[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)第十次年會(huì)論文集[C];2000年

5 李衛(wèi)紅;周細(xì)應(yīng);徐洲;周細(xì)應(yīng);;納米顆粒的分散穩(wěn)定性及其評(píng)估方法[A];第十五屆華東地區(qū)熱處理年會(huì)暨華東地區(qū)熱處理年會(huì)三十周年紀(jì)念活動(dòng)論文摘要集[C];2006年

6 任俊;盧壽慈;黃嶺;沈健;;SiO_2顆粒在極性介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性[A];第六屆全國(guó)粉體工程學(xué)術(shù)大會(huì)暨2000年全國(guó)粉體設(shè)備-技術(shù)-產(chǎn)品交流會(huì)會(huì)議文集[C];2000年

7 ;石家莊市月凱粉體技術(shù)研究所[A];2011年全國(guó)鎂鹽行業(yè)年會(huì)暨環(huán)�！ぷ枞肌ゆV肥研討會(huì)論文集[C];2011年

8 ;石家莊市月凱粉體技術(shù)研究所[A];2009年中國(guó)鎂鹽行業(yè)年會(huì)暨節(jié)能與發(fā)展論壇論文集[C];2009年

9 蓋國(guó)勝;姜錫朋;楊玉芬;;“生物粉體技術(shù)”介紹[A];生物顆粒與粉體制備、應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

10 崔福德;;粉體技術(shù)在藥物制劑中的應(yīng)用(英文)[A];生物顆粒與粉體制備、應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 上海三瑞化學(xué)有限公司 馮中軍 傅樂(lè)峰 王肖峰 季春偉 鄭柏存;[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

2 記者 鄭惠榮;[N];中國(guó)建材報(bào);2007年

3 錢(qián)敏;[N];中國(guó)化工報(bào);2008年

4 韓戴男;[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2007年

5 李潤(rùn);[N];中國(guó)包裝報(bào);2008年

6 記者 郭耀華;[N];安徽日?qǐng)?bào);2009年

7 本報(bào)記者 孫俊波;[N];中國(guó)化工報(bào);2002年

8 本報(bào)記者 路云;[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2003年

9 本報(bào)記者 孫俊波;[N];中國(guó)化工報(bào);2002年

10 李潤(rùn);[N];中國(guó)包裝報(bào);2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周煜;C.I.顏料紅122分散穩(wěn)定化和流變性能研究[D];東華大學(xué);2003年

2 趙建義;炭黑的氧化與超聲波下含磺酸基水溶性高分子的接枝研究[D];天津大學(xué);2005年

3 胡建東;鈰基拋光粉的制備及其在CMP中的應(yīng)用[D];南昌大學(xué);2007年

4 宋曉嵐;納米SiO_2漿料中半導(dǎo)體硅片的化學(xué)機(jī)械拋光及其應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2008年

5 陳甜甜;除蟲(chóng)脲水懸浮劑的物理穩(wěn)定性及機(jī)理研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

6 蕭繼華;無(wú)甲醛型涂料印花粘合劑的合成、聚合動(dòng)力學(xué)及應(yīng)用性能研究[D];東華大學(xué);2001年

7 郭紅;BN-C-硅油高溫潤(rùn)滑復(fù)合膠體制備及其性能研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

8 祝淵;高性能柔性散熱材料設(shè)計(jì)、制備及應(yīng)用[D];清華大學(xué);2011年

9 張保華;苯醚甲環(huán)唑懸浮劑穩(wěn)定體系構(gòu)建與性能評(píng)價(jià)[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

10 楊強(qiáng);聚合物接枝炭黑的制備、表征及性能的研究[D];浙江大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李星;半導(dǎo)體制造用高純超細(xì)碳化硅陶瓷粉體表面改性研究[D];青海大學(xué);2011年

2 孫停停;苯乙烯—馬來(lái)酸酐共聚物對(duì)農(nóng)藥水懸浮劑分散穩(wěn)定性的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

3 朱然發(fā);高力份分散體系的制備與應(yīng)用性能研究[D];東華大學(xué);2012年

4 詹源文;礦物藥超高壓射流“水飛”技術(shù)及粉體表征研究[D];西南交通大學(xué);2011年

5 賈魏瑋;納米MC顆粒在溶劑中分散穩(wěn)定性的研究[D];南京理工大學(xué);2012年

6 田安麗;聚羧酸型分散劑的合成及其對(duì)超細(xì)顏料的分散作用[D];青島大學(xué);2004年

7 周波;改性SiC微粉表面特性及其在水中分散穩(wěn)定機(jī)理的研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

8 胡慶法;炭黑表面接枝改性及其研究[D];華東理工大學(xué);2012年

9 朱苑林;苯乙烯—馬來(lái)酸酐共聚物的部分酯化物在顏料分散中的應(yīng)用[D];北京化工大學(xué);2001年

10 于鯨;高純超細(xì)碳酸鋇的制備方法研究[D];重慶大學(xué);2010年

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