Способ получения легированного карбида кремния Советский патент 1990 года по МПК C01B31/36 

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

Цель изобретения - получение карбида кремния с удельным сопротивлением 0,1-0,2 ОМ СМ, стабильным при нагревании до высоких температур.

Пример 1. В первый испари- тель заливают 50 мл чистого метилтрн- хлорсилана и устанавливают температуру, равную 30° С. Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до -60°С. Пропускают чистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч; а над поверхностью пропионитрила 1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила равна 0,04 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтри- хлорсилану составляет 1:10000, поступает в реактор.

Разложение смеси происходит на поверхности графитового стержня 6 мм и длиной 120 мм, нагреваемого до Т 1430 i 10°C. 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 метилтрихлор- силана и устанавливают температуру в нем, равную 32°С. Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до температуры -55°С.

5

0

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

П р и м е р 4 (сравнительный). В первый испаритель заливают 50 мл чистого метилтрихлорсилана и устанавливают температуру в нем равную 30°С. Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают до температуры -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 графитового стержня диаметром

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.^.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^.см со стабильностью при нагреве до 900-1200°С в пределах до 5%. 4 табл.

Пропускают чистый водород над поверх- 25 ° и длиной 120 мм, нагреваемого 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 мо- ,0 лярное отношение к метилтрихлорсилану равно 1:4500, поступает в реактор. Разложение смеси происходит на поверхности 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 при 1000°С.

Пример 3. В первый испаритель заливают 50 мл чистого метилдо Т 1430 + 10 С. Процесс продолж ется 3 ч до образования легированно азотом слоя карбида кремния, толщин 1,25-130 мм. Удельное сопротивление его составляет 0,04 Ом-см и сохраня это значение при 1000 С.

П р и м е р 5 (сравнительный). В первый испаритель заливают 50 мл чи того метилтрихлорсилана, устанавли вают температуру в нем, равную 30°С Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до -78 Пропускают чистый водород над повер ностью метилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч и над поверхностью пр пионитрила -1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила равна 0,006 мг/л, а молярное отношение пр пионитрила к метилтрихлорсилану сос тавляет 1:66000, поступает в реакто Разложение смеси происходит на поверхности стержня ф 6 мм и длиной

40

трихлорсилана и устанавливают температуру в нем, равную 32°С. Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до температуры -50°С. Начинают пропускать чистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью8 л/ч, над поверхностью пропионитрила 1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила равна 0,135 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1:3000, поступает в реактор. Разложение смеси происходит на поверхности графитового стержня $ 6 мм и длиной 120 мм, нагреваемого

5 ° и длиной 120 мм, нагреваемого 0

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.

П р и м е р 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 . ( 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 поверхности стержня ф 6 мм и длиной

0

5

i/

0

5

120 мм, нагреваемого до 1430410 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 1000°С.

Результаты представлены в табл.1. Данные табл.1 показывают, что изобретение обеспечивает получение

карбида кремния с удельным электро- сопротивлением 0,1-0,2 Ом-см.

Как следует из табл.2 величина сопротивления по существу сохраняется при нагреве образца в пределах 860- 1200°С.

Результаты экспериментов по воспроизводимости р при 1000°С образцов ft -SiC, выращенных в различные периоды времени, представлены в табл.3.

В табл.А представлены данные по величине о образцов поликристаллического $ -SiC, измеренная при комнатной температуре (р2о) и в интервале температур 900-1200°С в единицах Ом«см.

Изобретение таким образом позво- ляет получить ft -SiC с удельным электросопротивлением 0,1-0,2 Ом«см. Величина О образцов jb -SiC при высоких температурах является стабильной.

Примечание. Во всех опытах температура в испарителе с метилтрихлорсиланом

30°С или .

Величина Ј образца /З-SiC в интервале 860-1200°С.

1546421

5

0

Формула изобретения

Способ получения легированного карбида кремния, включающий термическое разложение паров метилтри- хлорсилана 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 электросопротивлением величиной 0,1-0,2 Ом.см, стабильного при высоких температурах, термическое разложение и осаждение осуществляют в присутствии паров пропионитрила при концентрации его относительно водорода 0,04-0,135 мг/л молярном соотношении к метилтрихлорсилану, равном 1 :3000-10000.

Таблица}

Таблица2

ТаблицаЗ

15464218

Таблица

11,10,500,450,36

20,460,210,20--0,20

30,300,130,13 -- - - 0,13

40,200,110,100,10- - 0,10 - 0,10

50,050,040,04-0,04 - 0,04