技術(shù)特征：

1.一種氮化硅被動氧化層厚度確定方法,其特征在于步驟如下:

(1)假設(shè)氮化硅材料只與氧氣發(fā)生反應(yīng)且化學(xué)反應(yīng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，通過化學(xué)反應(yīng)方程建立起Si₃N₄氧化的熱力學(xué)模型進(jìn)而構(gòu)建氮化硅被動氧化預(yù)測模型；所述的被動氧化預(yù)測模型從外到內(nèi)依次包括氣體邊界層、致密氧化層、多孔氧化層和原始材料層；

(2)根據(jù)熱力學(xué)模型中每個化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)結(jié)合反應(yīng)后氣體總壓等于環(huán)境壓強(qiáng)的原則，計(jì)算反應(yīng)后SiO₂的蒸汽壓；

(3)根據(jù)反應(yīng)后SiO₂的蒸汽壓，計(jì)算致密氧化層與氣體邊界層交接面的SiO₂濃度，進(jìn)而得到該邊界層的O₂濃度

(4)氧化過程中，假設(shè)在原始材料層與多孔氧化層之間的交界面反應(yīng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，采用Barin的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，得到該交界面的氧分壓，進(jìn)而得到該交界面的O₂濃度

(5)根據(jù)氣體的擴(kuò)散通量守恒以及反應(yīng)的熱化學(xué)平衡守恒原則，根據(jù)步驟(3)、(4)確定的O₂濃度，計(jì)算氧化層的厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的熱力學(xué)模型如下：

Si₃N₄(s)+3O₂(g)＝3SiO₂(l)+2N₂(g)

Si₃N₄(s)+3O₂(g)＝3SiO₂(g)+2N₂(g)

SiO₂(l)＝SiO₂(g)

Si₃N₄(s)+3/2O₂(g)＝3SiO(g)+2N₂(g)

2SiO₂(l)＝2SiO(g)+O₂(g)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：反應(yīng)后SiO₂的蒸汽壓計(jì)算公式如下：

$P_{{\mathrm{SiO}}_2}\left(atm\right)=5.06\×{10}^8\exp (-\frac{70403}{T})$

式中，T化學(xué)反應(yīng)溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：步驟(4)中的氧分壓計(jì)算公式如下：

$P_{O_2}^s\left(atm\right)=1.34\×{10}^3\exp (-\frac{78574}{T})$

式中，T化學(xué)反應(yīng)溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述的氧化層厚度L計(jì)算公式如下：

L＝q₁L₂；

$q_1=\frac{D_{O_2-{\mathrm{SiO}}_2}\left(C_{O_2}^i-C_{O_2}^s\right)}{D_{O_2}\left(C_{O_2}^a-C_{O_2}^i\right)+D_{O_2-{\mathrm{SiO}}_2}\left(C_{O_2}^i-C_{O_2}^s\right)}$

式中，L表示多孔氧化層、致密氧化層的總厚度，L₂表示多孔氧化層、致密氧化層和氣體邊界層的總厚度；q₁表示氧化層厚度之間的比例關(guān)系；表示O₂在致密氧化層中的擴(kuò)散系數(shù)，表示O₂在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)；表示氣體邊界層的外表面的氧氣濃度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述的多孔氧化層、致密氧化層和氣體邊界層的總厚度計(jì)算公式如下：

$L_2^2=2\left(\frac{M_{{\mathrm{SiO}}_2}}{{\mathrm{\ρ}}_{{\mathrm{SiO}}_2}}\right)\left(\frac{f}{1-f}\right)D_{O_2}\frac{C_{O_2}^a-C_{O_2}^i}{(1-q_1)}t$

式中，表示的SiO₂的分子量，表示SiO₂的密度；f表示多孔氧化層的孔隙率。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：f取值范圍0.01-0.05。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：f最優(yōu)取0.03。