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硅化铬靶材(CrSi2)

硅化铬靶材(CrSi2)
  • 硅化铬靶材(CrSi2)
硅化铬靶材(CrSi2)基本信息
分子式CrSi2
纯度99.95%
CAS号12017-94-6
摩尔质量108.17 g/mol
密度108.17 g/mol
熔点~1490–1550℃
沸点
溶解性(水)不溶于水

硅化铬靶材(CrSi2)产品概况

CrSi₂ 薄膜基本性能(六方 C40 相,成熟结晶态)

① 电学/热电性能(薄膜核心)

项目

数值

备注

电阻率(室温,C40‑CrSi₂ 膜)

200–600 µΩ·cm(半导体/窄带隙行为,随 T↑略↓)

远高于 TiSi₂(15–25);随 O 杂相↑而剧增

Seebeck 系数 α(300K)

+(100–180) µV/K(p‑型)

高温(600–800K)可达 +200~+250 µV/K

功率因子 PF=α²/ρ

~(1–3)×10⁻³ W/(m·K²)(室温膜),高温可达 ~(4–6)×10⁻³


载流子类型

p‑型(空穴主导)

与 TiSi₂/MoSi₂ 金属行为不同

带隙 Eg

~0.25–0.35 eV(间接)

薄膜略受应力调制

⚠ 未完全结晶或 O 污染(Cr₂O₃)→ α↓、ρ↑→ 热电性能劣化


② 结构/相(薄膜)

项目

内容

稳定相

六方 C40(P6₂22),a≈4.428 Å,c≈6.356 Å

沉积→结晶

通常 RF 溅 CrSi₂ 靶 → 室温非晶/纳米晶 → 真空/Ar 退火 700–900℃×30–60 min 获 C40 相

XRD 鉴定(C40)

(101)2θ≈28.5°,(110)2θ≈38.5°,(103)2θ≈47.5°(Cu‑Kα);残 Cr/Si 峰示未反应

应力(退火后 Si 基)

通常为压应力 100–300 MPa(CTE_CrSi₂ > CTE_Si)


③ 热学性能(膜)

项目

数值

热导率(κ,膜)

15–30 W/(m·K)(室温,晶格主导;纳米晶/纳米复合可降至 <10)

CTE

(7–9)×10⁻⁶/K(25–800℃)

空气中抗氧化(膜)

>700–800℃ 表层 Si 氧化→连续 SiO₂ 保护层(自愈合),适合高温 TE 使用


④ 力学性能(膜,纳米压入)

项目

数值

硬度(膜)

HV ~800–1100(载荷 0.5 kg 换算,高于 TiSi₂)

弹性模ulus E

~300–340 GPa

附着强度(Si 基)

良好(划痕临界 Lc>30–50 N 退火后)


⑤ 化学稳定性(膜)

  • 选择性:不溶于稀酸;热浓 HNO₃+HF 分解(Si→H₂SiF₆,Cr³⁺ 溶)

  • 大气稳定:中低温稳;高温需防 O 入引起 Cr₂O₃ 杂相降 TE 性能

  • 溅后膜忌长时间 HF 浸泡(Si 组元蚀出麻点)


硅化铬靶材(CrSi2)产品应用

二硅化铬(CrSi₂)薄膜, CrSi₂ 是p 型半导体硅化物(ρ=200–600 µΩ·cm),不做 IC 低阻接触,主打热电/功能薄膜研究 + 高温抗氧化保护膜,具体如下:

① 热电(TE)薄膜研究【最主要】

CrSi₂ 块体 Seebeck α=+100~+250 µV/K(p‑型),高温(500–850℃)空气稳定(SiO₂ 自保护)

薄膜用于:

p‑型支路热电微发生器原型(与 n‑型 Mg₂Si、β‑FeSi₂ 或 doped MnSi₁.₇₃ 配对)

参杂/纳米复合(CrSi₂/Si 超晶格、CrSi₂+SiO₂ 纳米复合)提升 ZT 值研究

柔性/硅基微热电发电机(µTEG)功能层(小众,多为研究)

② 高温抗氧化 / 扩散阻挡膜(小众)

CrSi₂ 膜(或 CrSi₂+MoSi₂ 梯度膜)溅/涂于 Mo、W、C/C 复合材料​ → 空气中 >700℃ 富 Si 表生成连续 SiO₂ → 基体抗氧化

作 中温(≤600℃)扩散阻挡层研究(CrSi₂/TiN 叠层介于 Cu/Al‑Si),短时稳但电阻高于 TaN/TaB₂

③ 欧姆接触研究(化合物半导体,次要)

与 GaN、SiC 形成 p‑型欧姆接触(高阻但热稳),远少于 TiSi₂ 在 Si‑CMOS 中应用

部分 III‑V 族器件局部 p‑接触层原型

④ 高温薄膜热电偶敏感层(极少)

CrSi₂ 与 Pt 或 NiCr 配对作 抗氧化薄膜热电偶(>600℃ 空气),利用高温稳定性

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