Способ получения покрытия из карбида кремния на кварцевом изделии



Способ получения покрытия из карбида кремния на кварцевом изделии

 


Владельцы патента RU 2558812:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к металлургии получения особо чистых материалов и может быть использовано при получении защитного покрытия карбида кремния на кварцевом изделии осаждением из газовой фазы на нагретую поверхность, применяемого для технологической оснастки в процессах получения особо чистых элементов и веществ. Проводят очистку упомянутого изделия и метана. При достижении температуры нагрева упомянутого изделия 950-1250°C через реактор с кварцевым изделием продувают инертный газ, а затем метан до получения требуемой толщины покрытия. Затем образовавшиеся продукты разложения и непрореагировавшие вещества удаляют из реактора. Упрощается процесс нанесения защитного покрытия из карбида кремния. 1 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к металлургии получения особо чистых материалов и может быть использовано при получении защитного покрытия карбида кремния на кварце, применяемого для технологической оснастки в процессах получения особо чистых элементов и веществ.

Для предотвращения разрушения кварцевых изделий на их стенки наносят защитное покрытие, которое позволяет повысить термическую стабильность изделия и снижает количество выделяемых в расплав контактируемым с изделием примесей.

Известен способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции (патент РФ №2350686 опуб. 27.03.2009), включающий распыление керамической мишени лазерным лучом в условиях высокого вакуума без добавок газообразных реагентов на нагретую подложку. Мишень располагают на расстоянии 100 мм от подложки, нагревая ее до 25÷350°C. Распыление осуществляют в течение 1-20 мин с помощью лазера с энергией накачки 15-20 Дж и при сканировании лазерного луча по поверхности керамической мишени.

Недостатком данного способа является сложность процесса: наличие высоковакуумной камеры для лазерной абляции керамической мишени, подогрев подложки, сканирование лазерного луча по поверхности мишени.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения углеродосодержащих покрытий (патент РФ №2199608 опуб. 27.02.2003) осаждением из газовой фазы на нагретую поверхность, включающий очистку исходных компонентов, подачу парогазовой смеси соединений углерода и водорода в реактор, разложение смеси на нагретой поверхности, удаление образовавшихся продуктов разложения и непрореагировавших веществ, в качестве подложки используют графитовые материалы со степенью совершенства кристаллической структуры от 10 до 100%: кварц, сапфир, тугоплавкие металлы. Покрытия получают последовательным чередованием процессов осаждения слоев пироуглерода и карбида кремния, осаждение осуществляют на поверхности изделий в одном аппарате при одной и той же температуре поверхности осаждения.

Недостатком данного способа является сложность процесса: использование водорода, тетрахлорида углерода (CCl4), метилтрихлорсилана (МТХС), которые подвергают тонкой очистке. МТХС и водород смешивают в испарителе-барбатере в мольном соотношении МТХС:H2=1:(1-3), после чего подают в реактор.

Задачей изобретения является упрощение процесса.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность получения покрытия при сохранении высокой производительности и снижении энергозатрат.

Достигается это тем, что в способе получения покрытия из карбида кремния на кварцевом изделии осаждением из газовой фазы на нагретую поверхность, включающем очистку исходных компонентов, подачу газа в реактор, взаимодействие газа с нагретой поверхностью, удаление образовавшихся продуктов разложения и непрореагировавших веществ, по достижению температуры нагрева изделия до 950-1250°C через реактор с изделием из кварца продувают инертный газ, а затем метан до получения требуемой толщины покрытия.

Сущность способа заключается в следующем.

Исходные компоненты - изделие из кварца и газ метан - очищаются известными способами. Изделие из кварца 1 (рисунок) помещают в реактор 2, который в свою очередь устанавливают в печь 3. В реактор предварительно продувают инертный газ и по достижению заданной температуры изделия, измеряемой ПП-термопарой 4, расположенной в запаянной трубке, через реактор продувают метан, при этом в указанном диапазоне температур проходит реакция:

Непрореагировавшие продукты реакции удаляют из реактора. В связи с тем что покрытие карбида кремния получалось в результате взаимодействия изделия из кварца и газовой фазы - метана, толщина его была равномерной не зависимо от конфигурации образца (кроме замкнутых областей, куда не проникает газ), поэтому осаждение осуществляют на поверхности изделий любой конфигурации. Обоснование параметров. При проведении процесса получения покрытия карбида кремния на кварцевом изделии при температуре ниже 950°C наблюдается нарушение стехиометрии карбида кремния. При проведении процесса при температурах выше 1250°C равновесие реакции (1) смещается вправо и образование карбида кремния не происходит. Во избежание взрыва при взаимодействии кислорода воздуха с метаном реактор продували очищенным инертным газом, после чего через реактор продували метан.

Способ иллюстрируется примером.

Пример 1. Для получения карбидокремниевого покрытия использовали горизонтальный проточный реактор (рисунок). В качестве кварцевого изделия использовали пластину из кварца. Метан и кварцевую пластину подвергали предварительной очистке известными способами. Пластину помещали в реактор, который в свою очередь помещался в печь. Пластину в реакторе нагревали до температуры 950°C. Реактор продували очищенным инертным газом - аргоном, после чего через реактор продували метан. По истечении 30 мин печь отключали, охлаждали и измеряли толщину покрытия, которую можно регулировать изменением времени выдержки. Покрытие получали плотным, толщиной около 80 мкм.

Пример 2. Подготовку метана и кварцевого изделия проводили, как и в примере 1. Изделие нагревали в печи до 1250°C, по достижении указанной температуры через реактор продували аргон, а затем метан. По истечении 30 мин печь отключали, охлаждали и измеряли толщину покрытия. Покрытие получали плотным, толщиной около 90 мкм.

Приведенные примеры не ограничивают возможность осуществления способа при других температурах, но в заявляемом интервале.

Новый способ позволяет получать покрытие карбида кремния на кварцевых изделиях по упрощенной схеме по сравнению с прототипом.

Способ получения покрытия из карбида кремния на кварцевом изделии осаждением из газовой фазы на нагретую поверхность, включающий очистку упомянутого изделия и газа, подачу газа в реактор для взаимодействия с нагретой поверхностью упомянутого изделия, удаление образовавшихся продуктов разложения и непрореагировавших веществ, отличающийся тем, что при достижении температуры нагрева упомянутого изделия 950-1250°C через реактор с кварцевым изделием продувают инертный газ, а затем метан до получения требуемой толщины покрытия.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу нанесения палладиевого покрытия на подложку и может быть использовано при изготовлении водородопроницаемых палладийсодержащих мембран.

Изобретение относится к способу осаждения одного или нескольких тонких слоев. Осуществляют введение органического материала для осаждения компонентов светоизлучающих диодов в виде газа или образующего полимер технологического газа вместе с газом-носителем с помощью газовпускного устройства (3) в осадительную камеру (8), чтобы на поверхности (7′) субстрата (7), размещенного на несущей поверхности (4′) держателя подложки, который расположен напротив газовпускного устройства (3), осадить тонкий слой из компонентов светоизлучающих диодов или в виде полимера.

Изобретение относится к устройствам для получения борных волокон. .

Изобретение относится к устройствам для получения пиролизом монофиламентных карбидокремниевых волокон. .

Изобретение относится к устройству и способу управления температурой поверхности, по меньшей мере, одной подложки, лежащей в технологической камере реактора CVD. .

Изобретение относится к способу выращивания пленки нитрида металла группы (III) химическим осаждением из газовой фазы с удаленной плазмой, устройству для осуществления способа и пленке нитрида металла группы (III) и может найти применение при изготовлении светоизлучающих диодов, лазерных светодиодов и других сверхвысокочастотных транзисторных приборов высокой мощности.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процесса осаждения из газовой фазы кристаллических слоев на кристаллическую подложку. .

Изобретение относится к системе токоприемника для устройства обработки подложек и/или пластин, снабженной камерой обработки, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками и, по меньшей мере, одним нагревательным соленоидом.

Изобретение относится к мезопористому композитному материалу "углерод на оксиде алюминия" C/Al2O3 для использования в качестве сорбента или носителя для катализатора.

Изобретение относится к области получения пироуглеродных и карбидных покрытий в псевдоожиженном слое (ПС) частиц полифракционного состава, изменяющегося в процессе осаждения покрытий, и может быть использовано в атомной и электронной технике.
Изобретение относится к области получения графитовых материалов и может быть использовано в химической технологии, атомной и электронной технике. Осуществляют осаждение пироуглерода на топливные частицы путем подачи в зону осаждения смеси углеводорода и инертного газа в течение времени τ, увеличения суммарного расхода газовой смеси в 1,1-1,4 раза по сравнению с исходным значением.

Изобретение относится к области высоковольтной техники, к силовым полупроводниковым устройствам и, в частности, к способу и устройству для одностадийного двустороннего нанесения слоя покрытия из аморфного гидрогенизированного углерода на поверхность кремниевой пластины, а также к держателю подложки для поддержки кремниевой пластины.
Изобретение относится к производству углеродных материалов, а именно к технологии получения углеродных материалов осаждением из газовой фазы пироуглерода с трехмерно ориентированной структурой на углеродном изделии, и может быть использовано для восстановления фрикционного износа углеродных изделий.
Изобретение относится к композитному покрытию из металла и углеродных нанотрубок (CNT) и/или фуллерена на металлических лентах или заранее отштампованных металлических лентах, а также к способу получения металлической ленты.

Изобретение относится к установке и способу плазменной вакуумной обработки. .

Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для создания покрытий из наноалмазов, фуллеренов и углеродных нанотрубок, работающих в экстремальных условиях.

Изобретение относится к области материаловедения и может быть применено для защиты изделий из органических материалов - таких как органические стекла, оптические линзы, солнечные преобразователи, концентраторы излучения.

Изобретение относится к уплотнению пористых субстратов пиролитическим углеродом способом химической инфильтрации с использованием установки для осуществления этого способа.

Изобретение относится к технологиям получения массивов углеродных нанотрубок на поверхности подложки. В реакционной камере формируют поток рабочего газа, содержащего несущий газ, газообразный углеводород и предшественник катализатора для синтеза углеродных нанотрубок. Поток рабочего газа направляют на поверхность подложки со скоростью 100-1000 м/с. Вдоль потока рабочего газа направляют инфракрасное импульсное лазерное излучение с частотой импульсов 5-100 кГц и энергией импульсов 0,05-0,5 Дж для его активации и локального нагрева поверхности подложки до 600-1000°C. Упомянутую реакционную камеру перемещают над поверхностью подложки. В частном случае осуществления изобретения на поверхность подложки дополнительно направляют поток инертного газа, экранирующий зону синтеза углеродных нанотрубок от воздуха, при его давлении, превышающем давление потока рабочего газа. Обеспечивается получение массивов ориентированных углеродных нанотрубок на подложках, имеющих поверхности большой площади - до нескольких квадратных метров. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
Наверх