|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
КАК ПРЕВРАТИТЬ ДИОКСИД КРЕМНИЯ В КАРБИД КРЕМНИЯ И АЛМАЗ?тезисы доклада
- Авторы: Зломанов В.П., Кукушкин С.А., Осипов А.B.
- Сборник: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕДАХ И НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ ФАГРАН-2021. Материалы IX Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Я.А. Угая (г. Воронеж, 4–7 октября 2021 г.)
- Тезисы
- Год издания: 2021
- Издательство: ВГУ
- Местоположение издательства: Воронеж
- Аннотация: Вещество можно определить, как совокупность взаимодействующих частиц, которая характеризуется четырьмя признаками: 1 ) составом, т.е. природой образующих его частиц, 2) энергией их взаимодействия, 3) Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах 198 структурой и, наконец, 4) их геометрическим размером. Указанные признаки определяют свойства вещества. Понимание и управление признаками и свойствами вещества основано на законах термодинамики и кинетики. Как пример рассмотрен синтез кремния, карбида кремния (SiC) и алмаза из диоксида кремния (SiO2) Процесс синтеза состоит из нескольких этапов. На первой стадии исходный SiO2 превращают в кремний (Si) с использованием процессов: SiO2 + 2C = Si + 2CO (1) или SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl (2) Необходимый SiCl4 получают по реакции: SiO2 + 2C + 2 Cl2 = SiCl4 + 2 CO. (3) На второй стадии кремний превращают в карбид кремния SiC [1, 2] с помощью термической обработки кремния оксидом углерода: 2Siтв + COгаз = SiCтв + SiOгзз. (4) Упругие напряжения, вызванные рассогласованием решеток и разностью коэффициентов термического расширения SiC и Si, при синтезе не возникают. Это связано с протеканием химической реакции в две стадии. На первой стадии реакции, в кремнии образуется промежуточное состояние — кремний, насыщенный междоузельными атомами углерода Cix и кремниевыми вакансиями VSi x . Они упруго взаимодействуют друг с другом, что приводит к релаксации упругой энергии. В [2, 3] они названы дилатационными диполями, по аналогии с электрическими диполями. На второй стадии реакции эти комплексы превращаются в SiC, а освободившиеся вакансии сливаются в поры под слоем SiC. В результате образуется пленка SiC, висящая над порами Si, как мост на сваях. В пленке практически отсутствуют упругие напряжения. Указанные поры играют роль демпфера при синтезе пленок широко зонных полупроводников - (AlN), (GaN) и (ZnO). Регулированием температуры и давления CO удается синтезировать эпитаксиальные пленки SiC разных политипов и разных кристаллографических направлений [1, 2]. Таким образом, определены условия направленного синтеза материала для изготовления различных типов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем нового поколения на основе широко зонных (SiC, GaN, AlN, ZnO) полупроводников. На третьей стадии синтеза из кубической, алмазоподобной структуры SiC атомы Si экстрагируется, превращаясь в газообразный SiF4 по реакции: SiCnd + CF4 (газ) = Cалмаз + SiF4 (газ) (5) а сам SiC превращается в алмазоподобный наноструктурированный углерод.
- Добавил в систему: Зломанов Владимир Павлович