Способ получения легированного карбида кремния

 

Изобретение относится к технологии карбидов, а именно к способу получения поликристаллического карбида кремния кубической модификации, легированного азотом, используемого для электросопротивлении различного назначения, например при создании повышенной надежности двигателей малой тяги, применяемых в системах управления и ориентации космических аппаратов. Целью изобретения является получения карбида кремния с электросопротивлением 0,1-0,20 Ом.<SP POS="POST">.</SP>см, стабильным при высоких температурах. Это обеспечивается тем, что в способе получения карбида кремния путем термического разложения метилтрихлорсилана при 1300-1600°С в атмосфере водорода, синтез карбида кремния осуществляется одновременно с его легированием азотом, вводимым в виде паров пропионитрила, концентрация которого в газовой среде составляет в пределах 0,04-0,135 мг/л, а молярное соотношение его и метилтрихлорсилана равно 1:3000-10000. Полученный при этом поликристаллический карбид кремния, легированный азотом, имеет электросопротивление 0,1-0,2 Ом<SP POS="POST">.</SP>см со стабильностью при нагреве до 900-1200°С в пределах до 5%. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 В 31/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4417125/31-26 (22) 26.04.88 (46) 28.02.90. Бюл. Р- 8 (71) Институт металлургии им.A.À.Áàéêîâà АН СССР (72) Л.М.Иванова, Ю.Н.Прохоров и А.А.Плетюшкин (53) 546 .28 .26 1 (088 .8) (56) Заявка Великобритании Р 2100713, кл. С 01 В 31/36, 1983.

Заявка Великобритании Р 2024789, кл. С 01 В 31/36, 1980.

Плетюшкин А.А. и др-. Легирование поликристаллического карбида кремния в процессе выращивания иэ газовой фазы. Электронная техника, сер.14, вып.2, 1970. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО

КАРБИДА КРЕМНИЯ (57) Изобретение относится к технологии карбидов, а именно к способу получения поликристаллического карбида кремния кубической модификации, Легированного азотом, используемого для электросопротивлений различного

Изобретение относится к технологии карбидов, а именно к способу получения поликристаллического карбида кремния кубической модификации, легированного азотом, используемого для электросопротивлений различного назначения, например, при создании повышенной надежности двигателя малой тяги, применяемых в системах управления и .ориентации космических аппаратов.

„„Я0„„1546421 A 1 назначения, например при создании повышенной надежности двигателей малой тяги, применяемых в системах управления и ориентации космических аппаратов. Целью изобретения является получения карбида кремния с электросопротивлением О, 1-0,20 Ом см, стабильным при высоких температурах.

Это обеспечивается тем, что в способе получения карбида кремния путем термического разложения метилтрихлорснлана при 1300-1600 С в атмосфере водорода, синтез карбида кремния осуществляется одновременно с его легированием азотом, вводимым в виде паров пропионитрила, концентрация которого в газовой среде составляет в пределах 0,04-0,135 мг/л, а молярное соотношение его и метилтрихлорсилана равно 1:3000-10000. Полученный при этом поликристаллический карбид кремния, легированный азотом, имеет электросопротивление 0,1

0,2 Ом см со стабильностью при нагреве до 900-1200 С в пределах до 5%.

4 табл.

Цель изобретения — получение карбида кремния с удельным сопротивлением О, 1-0,2 Ом.см, стабильным при нагревании до высоких температур.

Пример 1. В первый испари- фв тель заливают 50 мл чистого метилтрихлорсилана и устанавливают темпера- о. туру, равную 30 С. Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и о охлаждают его до -60 С. Пропускают чистый водород над поверхностью ме15464 тилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч; а над поверхностью пропионитрила

1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь в которой концентрация пропиоУ

5 нитрила равна 0,04 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1:10000, поступает в реактор.

Разложение смеси происходит на поверхности графитового стержня 6 мм и длиной 120 мм, нагреваемого до

Т = 1430 + 10 С. Процесс продолжается до образования слоя карбида кремния толщиной 1,25-1,30 мм. Удельное сопротивление легированного азотом карбида кремния составляет 0,20 Ом см и сохраняет это значение при 1000 С.

Пример 2. В первый испаритель заливают 50 мл жидкого метилтрихлор20 силана и устанавливают температуру в нем, равную 32 С. Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до температуры -55 C.

Пропускают чистый водород над поверх- 25 ностью метилтрихлорсилана со скоростью

8 л/ч; над поверхностью пропионитрила

1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила составляет 0,089 мг/л и молярное отношение к метилтрихлорсилану равно 1:4500, поступает в реактор.

Разложение смеси происходит на поверх" ности графитового стержня, диаметром

6 мм и длиной 120 мм при температуре

Т = 1430 + 10 С.

Процесс продолжается 3 ч до образования слоя карбида кремния толщиной

1,25-1,30 мм. Удельное сопротивление продукта Равно 0,13 Ом см и такое же 40 при 1000 С.

Пример 3. В первый испаритель заливают 50 мп чистого метилтрихлорсилана и устанавливают температуру в нем, равную 32 С. Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до температуры -50 С. Начинают пропускать о чистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью 8 л/ч, над поверхностью пропионитрила 1л/ч.

Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрипа равна О, 135 мг/л, а малярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1:3000, поступает в реактор. Разложение смеси происходит на поверхности графитового стержня ф

6 мм и длиной 120 мм, нагреваемого

21 4 до Т = 1430 + 10 С; процесс продолжается 3 ч да образования легированного азотом слоя карбида кремния толщиной 1,25 — 1,30 мм. Удельное сопротивление его составляет 0,10 Ом-см и такое же при 1000 С.

Пример 4 (сравнительный) . В первый испаритель заливают 50 мл чистого метилтрихлорсилана и устанавлио вают температуру в нем равную 30 С.

Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают до темпео ратуры -40 С. Пропускают чистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч, над поверхностью пропионитрила 2 л/ч.

Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила

0,4 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1: 1000, поступает в реактор .

Разложение смеси происходит на поверхности графитрвого стержня диаметром

6 мм и длиной 120 мм, нагреваемого о до Т = 1430 «+ 10 С. Процесс продолжается 3 ч до образования легированного азотом слоя карбида кремния, толщиной

1,25-130 мм. Удельное сопротивление

его составляет 0,04 Ом см и сохраняет это значение при 1000 С.

Пример 5 (сравнительный). В первый испаритель заливают 50 мл чистого метилтрихлорсилана, устанавливают температуру в нем, равную 30 С.

Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до -78 С. (Пропускают чистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч и над поверхностью пропионитрила -1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила равна

0,006 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1:66000, поступает в реактор.

Разложение смеси происходит на поЬ верхности стержня ф 6 мм и длиной

120 мм, нагреваемого до 1430110 С.

Процесс продолжают три часа до образования легированного азотом карбида кремния, толщиной 1,25-1,30 мм.

Удельное сопротивление продукта равно 0,45 Ом см и сохраняется при нагреве образца до 10000С.

Результаты представлены в табл.1.

Данные табл.1 показывают, что изобретение обеспечивает получение

21 о

Формула иэ обретения

Способ по Объемная скорость водорода Темперапрнмерам л/ч тура испарення

В нспарителе пропнос метнлтрн- ннтрнла, хлорснланом о с

1 1 -60

2 1 -55

3 1 -50

4 2 -40

5 1. -78

Таблнца 1

Удельное сопротивление прн

1000 С, Ом см

Молярное отношение пропнонитриКонцентрация паров пропнонитрнла в реакторе, мг/л ла к метнлтрнхлорснлану

Ф йспарнтеле с пропионнтрнлом

1: 10000

1:4500

1:3000

1:1000

1:66000

0,20

0,13

0,10

0,04

0,45

12

8

12

0,040

0,089

О, 135

0,40

0,006

П. р и м е ч а н и е. Во всех опытах температура в нспарителе с метнлтрнхлорснланом

30 С нли 32 С.

Таблица2

Величина Р образца P -SiÑ в интервале 860-1200 С.

Температура измерения, С 860 950

1020 1100 1200

Ом см

0,12 0,11 0,11

0,11

0,11

Таблица 3

В отдельных измерениях

Р 1000 С 0М см первое второе третье

Средняя квадратичная ошибка, р 1000 С

Ом см

Способ по примерам

Среднее по партиям, Р1000 С, Ом см.

2

О, 134

0,131

О, 133

0,134 О, 140

О, 126 О, 122

0,121 0,130

0,130 0,006

15464 карбида кремния с удельным электросопротивлением 0,1-0,2 Ом см.

Крк следует из табл.2 величина сопротивления по существу сохраняется при нагреве образца в пределах 8601200 С.

Результаты экспериментов по воспроизводимости Р при 1000 С образцов

P -SiC, выращенных в различные перио10 ды времени, представлены в табл.3.

В табл.4 представлены данные по величине О образцов поликристаллического 1э -SiC измеренная при комнатной температуре (Pzo) и в интервале температур 900-1200 С в единио 15 цах Ом см.

Изобретение таким образом позво ляет получить P 81С с удельным электросопротивлением О, 1-0, 2 Ом см. Величина О образцов p -SiC при высоких температурах является стабильной.

Способ получения легированного карбида кремния, включающий термическое разложение паров метилтрихлорсилана в атмосфере водорода при

1300-1600 С и осаждение при этом поликристаллического карбида кремния на поверхности в присутствии паров органического азотсодержащего соединения, отличающийся тем, что, с целью получения карбида кремния с злектросопротивлением величиной 0,1-0,2 Ом.см, стабильного при высоких температурах, термическое разложение и осаждение осуществляют в присутствии паров пропионитрила при концентрации erо относительно водорода 0,04-0,135 мг/л молярном соотношении к метилтрихлорсилану, равном 1:3000-10000.

1546421

Таблица4

Тенпература иемереиия, С о

Способ

0,36

0,20

0,10

0,10

0,04

Редактор И.Сегляник

Закаэ 53 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рау1шская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", r.Óèãîðîä, ул. Гагарина, 101

1, 1 0,56

0,46 0,21

0,30 Oi 13

0,20 О, 11

0,05 0,04

0,45

0,20

0i13

0,10

0,04

О, 13

0,10

0,04

Составитель И.Соловьева

Техред А.Кравчук Корректор Т.Палий