本發(fā)明涉及硅化鐵制備領(lǐng)域，尤其涉及一種硅化鐵薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，化合物半導(dǎo)體被廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)器件、電子器件、其它器件及類似物。其中，硅化物半導(dǎo)體因其復(fù)雜且多樣的化合形式，而被當(dāng)做一種有優(yōu)異電、光、磁和熱電特性的材料被大力開發(fā)。硅化物半導(dǎo)體的實(shí)例包括以硅化鐵為代表的過(guò)渡金屬硅化物半導(dǎo)體，以及硅化鈣和硅化鎂為代表的堿土金屬硅化物半導(dǎo)體。具體地說(shuō)，由于硅化鐵的組成成分是低環(huán)境負(fù)荷且為長(zhǎng)期資源的鐵和硅，以及與典型采用的硅底材的晶格失配少等原因，硅化鐵作為一種在實(shí)踐中非常有用且對(duì)環(huán)境影響較小的材料而受到關(guān)注。

對(duì)于硅化鐵的制備方法，通常是鐵元素或硅化鐵被沉積在一個(gè)硅底材上，然后高溫加熱，或者是，鐵被沉積在溫度高的底材上，以便通過(guò)鐵和硅之間的固相反應(yīng)來(lái)形成目標(biāo)化合物。然而上述方法存在能源浪費(fèi)，生產(chǎn)成本高，及加工效率低等問(wèn)題。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種硅化鐵薄膜及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有方法存在能源浪費(fèi)，生產(chǎn)成本高，及加工效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種硅化鐵薄膜的制備方法，其中，包括步驟：

A、首先在待加工鐵板表面和工具電極的工作面吸附一層硅粉；

B、然后將脈沖電源的一極與鐵板連接，脈沖電源的另一極與工具電極連接；

C、開啟脈沖電源，在鐵板表面制得硅化鐵薄膜。

所述的硅化鐵薄膜的制備方法，其中，步驟A之前還包括：對(duì)待加工鐵板進(jìn)行清洗處理。

所述的硅化鐵薄膜的制備方法，其中，清洗步驟包括：首先將待加工鐵板置于裝有丙酮的超聲波清洗機(jī)中清洗，去除待加工鐵板表面油污，然后將待加工鐵板置于45%氯化銨溶液中浸泡，去除待加工鐵板表面的氧化層。

所述的硅化鐵薄膜的制備方法，其中，步驟A具體包括：鐵板接入靜電發(fā)生器，利用靜電吸附使待加工鐵板表面吸附一層硅粉；工具電極接入靜電發(fā)生器，利用靜電吸附使工具電極的工作面吸附一層硅粉。

所述的在硅化鐵薄膜的制備方法，其中，步驟A之后，步驟B之前，還包括步驟：使鐵板與工具電極貼合并固定，鐵板與工具電極之間間隔一層硅粉。

所述的硅化鐵薄膜的制備方法，其中，鐵板與工具電極之間的間隙在0.05mm-0.1mm。

所述的硅化鐵薄膜的制備方法，其中，所述工具電極的材料為鐵。

所述的硅化鐵薄膜的制備方法，其中，步驟C中，脈沖電源的工作參數(shù)為：開路電壓為400-800V，電流為2-20A，脈寬為50-200μs，脈間為100-500μs。

所述的硅化鐵薄膜的制備方法，其中，脈沖電源的工作方式為：先采用電流12-20A、脈寬120-200μs、脈間300-500μs對(duì)鐵板表面進(jìn)行加工，然后采用電流2-12A、脈寬50-120μs、脈間100-300μs對(duì)鐵板表面進(jìn)行加工。

一種硅化鐵薄膜，其中，采用如上任一所述的硅化鐵薄膜的制備方法制備而成。

有益效果：本發(fā)明方法具有制備工藝簡(jiǎn)單，加工效率高，生產(chǎn)成本低，硅化鐵薄膜不易剝落的特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種硅化鐵薄膜及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的一種在鐵板上制備硅化鐵薄膜的方法較佳實(shí)施例，其包括步驟：

A、首先在待加工鐵板表面和工具電極的工作面吸附一層硅粉；

B、然后將脈沖電源的一極與鐵板連接，脈沖電源的另一極與工具電極連接；

C、開啟脈沖電源，在鐵板表面制得硅化鐵薄膜。

本發(fā)明在待加工鐵板表面和工具電極的工作面上附著一層硅粉，利用脈沖電源電火花放電產(chǎn)生的高溫使待加工鐵板表面的鐵與硅粉反應(yīng)，進(jìn)而在鐵板表面生成硅化鐵薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備工藝簡(jiǎn)單，加工效率高，生產(chǎn)成本低，硅化鐵薄膜不易剝落的特點(diǎn)。

下面對(duì)本發(fā)明鐵板上制備硅化鐵薄膜的步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明鐵板待加工前，對(duì)待加工鐵板進(jìn)行清洗處理。具體清洗步驟包括：首先將待加工鐵板置于裝有丙酮的超聲波清洗機(jī)中清洗，去除待加工鐵板表面油污，然后將待加工鐵板置于45%氯化銨溶液中浸泡，去除待加工鐵板表面的氧化層。

然后鐵板接入靜電發(fā)生器，調(diào)節(jié)輸出電壓為25.0~27.0KV（如26.0KV），利用靜電吸附使待加工鐵板表面吸附一層規(guī)格為1800~2200目（如2000目）的硅粉；工具電極接入靜電發(fā)生器，調(diào)節(jié)輸出電壓為25.0~27.0KV（如26.0KV），利用靜電吸附使工具電極的工作面吸附一層規(guī)格為1800~2200目（如2000目）的硅粉。鐵板與工具電極吸附硅粉后，使鐵板與工具電極貼合并固定（即靠近并夾緊），此時(shí)鐵板與工具電極之間間隔一層絕緣的硅粉薄層。其中，鐵板與工具電極之間的間隙在0.05mm-0.1mm。若鐵板與工具電極之間的間隙小于0.05mm，則增大靜電發(fā)生器的輸出電壓，去除鐵板與工具電極上的硅粉，重新使鐵板與工具電極吸附硅粉；若間隙大于0.1mm，則減小靜電發(fā)生器的輸出電壓，去除鐵板與工具電極上的硅粉，重新使鐵板與工具電極吸附硅粉。

然后將脈沖電源的一極與鐵板連接，脈沖電源的另一極與工具電極連接，開啟脈沖電源，在鐵板表面制得硅化鐵薄膜。本發(fā)明脈沖電源的工作參數(shù)為：開路電壓為400-800V，電流為2-20A，脈寬為50-200μs，脈間為100-500μs。本發(fā)明脈沖電源的工作方式為：先采用開路電壓為600-800V、電流12-20A、脈寬120-200μs、脈間300-500μs對(duì)鐵板表面進(jìn)行加工，然后采用開路電壓為400-600V、電流2-12A、脈寬50-120μs、脈間100-300μs對(duì)鐵板表面進(jìn)行加工。本發(fā)明先采用較大加工參數(shù)保證介質(zhì)的擊穿，然后采用較小的加工參數(shù)保證鐵板表面成膜的質(zhì)量。當(dāng)脈沖電源的工作參數(shù)介于上述范圍內(nèi)時(shí)，在鐵板表面形成硅化鐵薄膜層的厚度不低于0.02mm，能很好地滿足實(shí)用性的要求。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述工具電極的材料為鐵。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備工藝簡(jiǎn)單，加工效率高，生產(chǎn)成本低，硅化鐵薄膜不易剝落的特點(diǎn)。

為方便本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

一種硅化鐵薄膜的制備，具體包括以下步驟：

1)清洗：首先將待加工鐵板置于裝有丙酮的超聲波清洗機(jī)中清洗，去除待加工鐵板表面油污，然后將待加工鐵板置于45%氯化銨溶液中浸泡去除待加工鐵板表面的氧化層。

2)吸附硅粉：首先將靜電發(fā)生器的放電針固定于待加工鐵板一側(cè)，調(diào)節(jié)輸出電壓為26.0KV，然后用接入靜電發(fā)生器的待加工鐵板去吸附規(guī)格為2000目的硅粉。對(duì)工具電極（工具鐵板）進(jìn)行同樣操作，然后使兩塊鐵板（待加工鐵板和工具鐵板）附著硅粉的一側(cè)相對(duì)貼合并固定。

3) 硅化鐵薄膜制備：中間間隔硅粉薄層的兩塊鐵板，分別接上脈沖電源的兩極，利用兩塊鐵板之間放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫使鐵板表面與硅粉發(fā)生反應(yīng)形成硅化鐵薄膜層。

其中，步驟2）中，待加工鐵板與工具電極（工具鐵板）之間的間隙應(yīng)確保在0.05mm-0.1mm范圍內(nèi)，否則重復(fù)步驟1直到達(dá)到要求為止。

步驟3）中，所述脈沖電源的工作參數(shù)為：開路電壓600V，電流14A，脈寬120μs，脈間360μs。這樣，就會(huì)在鐵板表面形成一層均勻的、厚度不低于0.05mm的硅化鐵薄膜。

實(shí)施例2

一種硅化鐵薄膜的制備方法

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本一致，區(qū)別在于：

1）、所述清洗步驟改為：先用砂紙打磨鐵板表面去除氧化層，然后用濃度不小于99％的丙酮溶液清洗。需要注意的是，只要通過(guò)清洗達(dá)到去除鐵板表面的污垢及氧化物即可，清除方式不限于上述舉例。

2）、脈沖電源的工作參數(shù)如下，開路電壓為800V，電流為20A，脈寬為200μs，脈間為500μs。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，利用本實(shí)施例的加工方法，在鐵板表面形成的硅化鐵薄膜厚度可達(dá)0.08mm，性能得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

實(shí)施例3

一種硅化鐵薄膜的制備

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本一致，區(qū)別在于：

脈沖電源的工作方式為：首先在開路電壓為800V，電流為20A，脈寬為200μs，脈間為500μs的條件下對(duì)鐵板表面處理一段時(shí)間，然后適當(dāng)減少電流、脈寬、脈間值，繼續(xù)對(duì)鐵板表面進(jìn)行處理，需要注意的是，脈沖電源工作參數(shù)調(diào)整后，電流不小于2A，脈寬不小于50μs，脈間不小于100μs。本實(shí)施例先采用較大加工參數(shù)，然后采用較小的加工參數(shù)對(duì)鐵板表面進(jìn)行多次處理，在保證加工效率的前提下，有效提高硅化鐵薄膜層的致密度。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種硅化鐵薄膜及其制備方法，在鐵板上附著一層硅粉，利用電火花放電產(chǎn)生的高溫使鐵板表面的鐵與硅粉反應(yīng)，進(jìn)而在鐵板表面生成硅化鐵薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備工藝簡(jiǎn)單，加工效率高，生產(chǎn)成本低，硅化鐵薄膜不易剝落的特點(diǎn)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。