Файл: Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие.pdf

20(Г)

- S i C (Tj

♦■СО(Г)

(57)

3Q(T) *-BSiO(r)=2SiO

Ю О г1г)

(58)

З Ь ц * * )

♦

2C 0(r) = 2 S i O(r)

4-SiOe(;r )

(59)

3 Si'O(r)

f

= SiO jT) f

2 6 iC clT)

(60)

2 b i 0 ( r )

♦ QCOfr)

Si(?(r)B < 0 . 2 (f)

C O j ( r)

(61)

St (ovc) ♦- C?tr) = SiC’irJ

(62)

Реакции

(55)

и

(56)

имеют место в зоне П,

остальные -

в зонах

с более

низкой температурой

- I

и Ш (рис.16).

Расчеты

температурной

зависимости ^

КР

, а такие парци­

альных давлений

СО

и Si0

(рис. 18

и таблицы

И и 15)

показа­

ты, т .к . парциальноедавление

углерода и кремния очень малы да­

же при температуре 1600°С

(3,5 «Ю-12»

3,7*К Г 6атм соответствен­

но). Так как на поверхности

и в объеме

шихты образуется лишь

незначительное

количество S•G

, зти реакции не могут быть

доминирующими.

Однако реакция

(99), судя по образованию

т о

/во е ' 17 0 0 /9 С 0 ~ *900 7900 Т*К

Рис.16 Температурная

зависимость Ц КР реакций

I - (60).

2 -(59). 3-(61), 4 -(58), 5 -(62),

6 -(57),

7-(56). 8 -(55).

Рис.19 Температурная зависимость ^

реакций

I-(6 5 ). 2 -(64), 3- (63), 4-(66).

5,6(72-78)

- 129 -

Из ри с.18

также видно, что наиболее

вероятными

реакци­

ями являются (60) и (61). Наряду с карбидом кремния

они долж-?

ны приводить к образованию в зонах I и 1 двуокиси кремния, ко­

торая и наблюдается в экспериментах в виде

капель, конденсиру­

ющихся на НК.

В фарфоровой керамике, помимо рассмотренных в зоне П,

возможны также

реакции:

Si

t-SiO glrj -2 .SiO (r)

(63)

C (rj

е S iOjj =C0(r) t-SiO (r)

(64)

20(.r)

f SiO.^cr) = 2(?0(r) eSi i-ж)

(65)

реакция 15),

что

SiOg. может восстанавливаться водородом с

образованием

S i 0

• Ото дает еще один путь образования карби­

да кремния.

И действительно, при использовании лодочек и тру­

бок из фарфоровой

керамики,кристаллов S i0 образуется больше

почти на порядок.

Ножно также

попытаться объяснить, почему в корундовой ке­

его

влиянию на равновесие реакций

(55)

и (56),

в результате

чего образуется меньше летучих компонентов.

Таким образом,

и теоретически

и экспериментально показано

что

образование Si С

в

системах

Si

«-0

или

Si *-0 +-SiOg

должно сопровождаться

выделением

SiOz

. Двуокись кремния, ад­

1 3 0 -

сорбируясь на поверхности НК, приводит

к задержке их роста.

Чтобы воспрепятствовать

этому, Оыло решено

[4Y5] ввести в

реакционную зону вместе

с аргоном фтористый водород, который,

как известно, хорошо реагирует с Si 0*,

и не

взаимодействует

с 6iC . (Положительные

результаты дает

также

введение фторис­

тых солей некоторых металлов, например,

/(£ рз,

). Результаты

не замедлили сказаться.

Возросла скорость

роста и размеры НК,

300 мкм я ширине 5-15

мкм. Поверхность

лент была

оптически

гладкой, отсутствовали описанные выше

выделения

6 i t \ .

Кристал­

лы принадлежали к

J5

-модификации и

имели ориентации

( I I I > ,

широкие грани {ПО}

и узкие грани {100}

. Декорирование

НК золо­

Ь*.Оцт) ¥ МНР(Г,

= £><'F4Cri +

2HaO(rj

(бб)

Это снимает также ограничения, накладываемые присутствием

на реакции

(55,56).

Итак,

синтез

S10

обусловлен транспортом газообразных

компонентов

&!0

и СО ,

образующихся

по реакциям (15,55,56,

63-65)и взаимодействием их (реакции 60

и 61). Введение HF

в реакционную вону позволяет значительно сократить

время роста

ровой

керамики, включающей в свой

состав

S i0 4 . создает более

благоприятные условия для роста НК

.

Последнее

подтвержда­

ется

также наблюдениями [ЭЧЗ]и др.

, где

в

качестве

подложек