Si-TaSi-,2-共晶自生復(fù)合場(chǎng)發(fā)射材料的研究.pdf

1、Si-TaSi<,2>共晶自生復(fù)合材料作為半導(dǎo)體金屬共晶材料(SEM)之一,具有較低的功函數(shù)、良好的電傳輸特性和自生肖特基結(jié)等特點(diǎn).該文采用切克拉斯基法(CZ法)和電子束區(qū)熔法(EBFZM)兩種定向凝固方法制備該共晶自生復(fù)合材料;借助金相技術(shù)、電鏡技術(shù)、圖象處理技術(shù)等多種分析測(cè)試手段,考察了Si-TaSi<,2>共晶定向凝固組織和及其相應(yīng)的工藝規(guī)范.該文探討了CZ法工藝參數(shù)對(duì)材料凝固組織的影響,確定了制備該復(fù)合材料的最佳工藝參數(shù).在晶轉(zhuǎn)

2、12r/min,堝轉(zhuǎn)6r/min,提拉速率12cm/h,堝升速率1.2cm/h工藝條件下,纖維平均間距為9~10μm,平均直徑1.79um,平均密度為0.925×106rod/cm<'2>,平均橫向面積為8~10μm<'2>,平均體積分?jǐn)?shù)為2.328％,滿足場(chǎng)發(fā)射材料的要求.凝固速率在8~20cm/h范圍內(nèi),隨凝固速率R的增加,纖維直徑d和纖維間距入都減小,前者符合線性關(guān)系,后者符合λ∝R<'-0.5>關(guān)系.隨凝固速率的增加TaSi<,

3、2>纖維體積分?jǐn)?shù)基本不變.在較好控制固液界面和較低的生長速率定向生長條件下,纖維相TaSi<,2>生長過程有其獨(dú)特的規(guī)律性,通?？梢詫⑵渖L過程分為啟動(dòng)、競(jìng)爭、穩(wěn)定三個(gè)典型階段.研究纖維相和基體相之間的位相關(guān)系發(fā)現(xiàn),纖維相表面光滑,與基體相界面分明,證明兩相形成低能界面,其位相關(guān)系為[111]<,Si>//[0001]<,TaSi2>,(220)<,Si>//(2200)<,TaSi2>.考察纖維參數(shù)在不同生長階段的分布規(guī)律發(fā)現(xiàn),從頂部

4、到中段纖維密度增大,從中部到根部纖維密度基本不變化.同一晶片上纖維沿徑向分布有差異,邊緣纖維密度高,中心部位纖維密度低.纖維橫向截面形狀表現(xiàn)多樣.材料的場(chǎng)發(fā)射性能良好,其發(fā)射開啟場(chǎng)強(qiáng)約為4.4V/um,F—N曲線表明該材料的電子發(fā)射主要是由隧道效應(yīng)引起的.利用EBFZM法,該文研究了區(qū)熔工藝和凝固組織之間的關(guān)系.結(jié)果表明,在區(qū)熔速率R=0~0.3mm/min范圍內(nèi)兩相很難形成規(guī)則共晶,其中基體相定向生長,第二相混亂生長,彌散分布于基體中