Азотирование кремния в аммиаке

23-03-2024

Азотирование кремния в аммиаке начинается при более низких температурах (900—1200 °С) и протекает с большей скоростью, чем в" азоте, Это, очевидно, обусловлено восстановлением оксидной пленки активным водородом, образующимся при диссоциации аммиака. Активные молекулы азота, образующиеся при диссоциации, также обусловливают более низкую температуру начала взаимодействия и большую его скорость. Примеси железа и некоторых металлов ускоряют взаимодействие. При 900—1100 °С они способствуют восстановлению оксидной пленки водородом и ускоряют образование монооксида кремния. Вблизи 1200 °С их действие такое же, как и при использовании азота.

Полученные этим методом порошки обычно полностью кристалличны. Форма и размеры зерен зависят от параметров процесса, размера частиц исходного кремния и изменяются в пределах от 0,5 до 5 мкм. Количество примесей определяется чистотой исходных продуктов и сложностью азотирования кремния высокой чистоты.

Кроме того, наличие примесей (Fe, Са, Mg, W, Ni, Mo, Si и др.) может быть следствием намола при использовании шаровых мельниц с размольными телами из железа, фарфора или твердого сплава. Указанные примеси (химические элементы, сплавы, соединения или твердые растворы) образуют включения в виде дефектов кристаллической структуры, которые служат источниками разрушения нагруженных образцов. Примеси в результате намола могут образовываться в виде мелких частиц абразивного изнашивания либо в виде грубых осколков при их усталостном выкрашивании.

Разработаны способы получения тонкодисперсного нитрида кремния путем испарения порошка кремния в высокотемпературном потоке азота при условиях высокочастотного разряда в присутствии аммиака. Размерами частиц порошка можно управлять введением аммиака в зону реакции. Тонкодисперсные порошки частично аморфизованы, содержат в основном a-Si3N4 и характеризуются высокой активностью при спекании.