Разработка физико-химических основ каталитического синтеза нитевидных кристаллов карбида кремния и исследование их свойств

• Автор: Мазов, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ В РАБОТЕ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА I

1.2. ПОЛИТИПЫ I, ИХ СВОЙСТВА И СТАБИЛЬНОСТЬ

1.2.1. Основные политипы i и их свойства.

1.2.2. Стабильность различных политипов i

1.3. НК IСВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

1.3.1. Основные свойства НК i

1.3.2. Практическое применение НК i

Каталитические носители на основе НК i.
Получение новых конструкционных материалов на основе НК i
Эмиссионные свойства НК i
1.4. МЕТОДЫ СИНТЕЗА НК I.
1.4.1. Разложение различных углерод и кремнийсодержащих соединений в
газовой фазе анализ термодинамических и кинетических данных
1.4.2. Некаталитические методы синтеза НК i
Синтез НК i из растительного сырья без использования металлических
катализаторов
Синтез НК i из газообразных реагентов без использования
металлических катализаторов
1.4.3. Каталитические методы синтеза НК i
Каталитический синтез НК i путем карботермического восстановления
смесей, содержащих кремний и углерод.
Каталитический синтез НК i из кремнийорганических соединений.
1.5. ВЫВОДЫ ИЗ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. ИСХОДНЫЕ РЕАГЕНТЫ .
2.2. МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ.
Монометаллические катализаторы .
2.3. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ РЕАГЕНТОВ
Приготовление iгенераторов.
Подготовка кремнийорганических соединений.
Подготовка газов
2.4. ПРОТОЧНАЯ УСТАНОВКА СИНТЕЗА НК I.
2.5. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
Восстановление катализаторов
Синтез НК i.
Синтез НК методом карботермического восстановления iгенераторов Синтез НК из продуктов разложения силанов
2.6. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ,
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ.
Химический элементный анализ
Сканирующая электронная микроскопия.
Просвечивающая электронная микроскопия
Рентгенофазовый анализ
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА РОСТА НК I НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРАХ
3.1. МЕХАНИЗМ РОСТА НК С УЧАСТИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГАЗЖИДКОСТЬТВЕРДОЕ
3.2. АНАЛИЗ СТАДИИ ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЯ I НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРАХ.
Общая теория зародышеобразования.
Описание рассматриваемой системы, принимаемые допущения
Выбор модели зародыша 5С .
Исходные предположения . .
Квантовохимическое моделирование структуры зародыша.
Термодинамический анализ стадии зародышеобразования ЭЮ на
поверхности металла
Анализ параметрической зависимости критического размера зародыша
ЯС на поверхности металла.
Термодинамический анализ стадии зародышеобразования ЭЮ выводы.
3.3. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ КАТАЛИЗАТОРОВ СИНТЕЗА НК БЮ.
Стадия диффузии как лимитирующая стадия процесса роста НК.
Регулирование стехиометрического состава каталитических отложений
Влияние природы металла на процесс каталитического синтеза НК вЮ анализ фазовых диаграмм
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ
4.1. ВВЕДЕНИЕ.
4.2. ФОРМИРОВАНИЕ АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА МОНОКОМПОНЕНТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ВЛИЯНИЕ НОСИТЕЛЯ, СОСТАВА И СОДЕРЖАНИЯ АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА.
Монометаллические катализаторы, нанесенные на газовую сажу.
Влияние природы носителя на процесс формирования активного компонента монометаллических катализаторов выводы
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ.
Двухкомпонентные катализаторы, содержащие Реи Мп в качестве
активного компонента .
Двухкомпонентные катализаторы, содержащие А и Мп в качестве
активного компонента.
Различия и сходства процессов формирования активного компонента в бикомпонентных катализаторах на основе Ре и Л, нанесенных на газовую
сажу
Процесс формирования активного компонента бикомпонентных катализаторов выводы.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА НК I С УЧАСТИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ
Исследование продуктов разложения ДМС на и i катализаторах
при помощи РФА
Исследование продуктов разложения ДМС на и i катализаторах
при помощи ПЭМ
Исследование продуктов разложения ДМС на i катализаторах при
помощи ПЭМ
Состав и морфология частиц биметаллических катализаторов после
реакции ,,
Синтез НК i на биметаллических катализаторах выводы.
Исследование вольтамперных характеристик массивов НК i.
Выделение НК и оценка выхода целевого продукта
БЛАГОДАРНОСТИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Подобная система является стабильной в том случае, если концентрация углерода не понижается до порогового значения, соответствующего линии ликвидуса, т. При уменьшении концентрации углерода происходит исчезновение твердой фазы и система становится гомогенной. В таком случае в составе ее присутствует кремний и углерод в соответствующей концентрации. С, вес. Рис. Фазовая диаграмма системы кремнийуглерод, по данным работы А. Таким образом, согласно фазовой диаграмме системы кремнийуглерод, получение i стехиометрического состава требует применения высоких температур и является достаточно сложным техническим процессом. Задачи получения массивного i для различных технических задач были изучены многочисленными исследователями. Получение технического i в электрической дуге прямой реакцией кремния с углеродом процесс Ачесона, известный с года 5. Выращивание кристаллов посредством вытягивания из расплава на затравке монокристаллического i 6. Возгонка электродугового i, полученного методом Ачесона, в инертной атмосфере или в вакууме при высокой температуре . Разложение разнообразных кремнийоргаяических соединений при высокой температуре, в условия микроволновой плазмы, при помощи пучка ионов и т. В настоящее время задача получения массивного кристаллического i является достаточно тщательно изученной. Наибольший интерес в данной области связан с возможностью получения различных политипов i в зависимости от условий синтеза. Существование различных политипов i является весьма интересным и характерным для i, поэтому остановимся на нем подробнее. ПОЛИТИПЫ I, ИХ СВОЙСТВА И СТАБИЛЬНОСТЬ. Основные политипы i и их свойства. Политипом называется модификация кристаллической решетки вещества, связаннуя со сдвигом слоев, составляющих решетку. Существование нескольких иолитипов характерно для веществ, обладающих относительно высокой энергией связи атомов внутри одного слоя и относительно низкой энергией взаимного скольжения таких слоев. На сегодняшний момент известно более 0 политипов i , , однако наиболее важными благодаря термодинамической устойчивости, относительной простоты получения и практического использования является лишь небольшое их число. Это кубический ЗС, гексагональные 2Н, 4Н, 6Н и ромбический . Наиболее полно исследованными и широко используемыми являются политипы ЗС, 4Н и 6Н. Кубическому политипу кристаллической решетки i соответствует укладка АВСАВС. АВАВ. АВСВАВСВ . АВСАСВАВСАСВ . Н, 4Н и 6Н соответственно. Ширина запрещенной зоны, определяющая возможные области применения материала в качестве компонента полупроводниковых устройств, для политипа ЗС составляет величину 2. В, для политипов 2Н, 4Н и 6Н 3. В , соответственно. Величина электрической проводимости и подвижности электронов в карбиде кремния также меняется в зависимости от политипа и составляет величину 0 см2хВ1хс1 для кубической решетки i ЗС , см2хВ1с1 для гексагональной 4Н и 0 см2хВ,хс1 для гексагональной 6Н . Величина запрещенной зоны, подвижность электронов, скорость дрейфа электронов при насыщении и теплопроводность для i сопоставимы по величине с параметрами чистого кремния и превосходят аналогичные величины для других широко распространенных полупроводников в раз , см. Таблицу 1. Таблица 1. Сравнительные характеристики различных полупроводниковых материалов по данным работы . Ширина запрещенной зоны при 0 К эВ 1. Температура плавления К субл. Физическая стабильность хор. Напряжение пробоя 6 Вхсм 0. Теплопроводность Втхсм1 1. Скорость дрейфа электронов при насыщении 7 смхс1 1 2 2 2 2. Диэлектрическая постоянная . Стабильность различных политипов i. Для применения i в высокотехнологичных приложениях производстве радиолектронных устройств, сенсоров, датчиков, и т. Согласно фазовой диаграмме системы кремнийуглерод, приведенной на рис. С и поэтому вопрос термодинамической стабильности различных политипов в реакционных условиях становится очень важным. Вопросы стабильности различных политипов i были рассмотрены рядом исследователей . Согласно экспериментальным данным по синтезу эпитаксиального и кристаллического i, полученным i с соавт и с соавт. С наиболее стабильной является фаза гексагонального i со структурой 2Н.