Химия - Нитрид кремния - Использование

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Нитрид кремния
2. Обработка
3. Свойства кристаллических модификаций
4. Использование
5. История вещества



Кантилевер из Si3N4 используется в атомных силовых микроскопах

При создании деталей

Изделия из нитрида кремния
График, показывающий преимущества над другими керамическими изделиями

Нитрид кремния в основном используется в структурах где нужна высокая прочность и устойчивость к высоким температурам.

Применяют для изготовления тиглей, элементов насосов, трубопроводов, сопел газовых горелок, блочных носителей катализаторов, обтекателей головных частей летательных аппаратов, радиопрозрачных окон, как абразивный и изоляционный материал. Используется, например, при создании деталей теплового тракта газотурбинных двигателей и самих газовых турбин, деталей двигателя автомобиля, подшипников, металлообработки, широко применяют в производстве керамики, режущего инструмента, производстве огнеупоров и т. д. Огнеупоры с нитридом кремния обладают высокой термостойкостью и прочностью. Тонкие пленки нитрида кремния чаще всего являются изолирующим слоем в кремниевой электронике; кантиливер из нитрида кремния является зондированной частью атомного силового микроскопа. Применяют как составную часть теплозащитных абляционных материалов, огнеупорных карбидокремниевых материалов, для термостойких огнеупорных материалов, для металлопроводников, устройств разливки и дозировки цветных металлов. Нитрид кремния часто используют как изолятор и химический барьер при производстве интегральных микросхем.

Синтез

Прямое азотирование:

~\mathrm{3Si + 2N_2 \xrightarrow{1200-1500^oC} \ Si_3N_4}

Термоуглеродное азотирование:

\mathrm{3SiO_2 + 6C + 2N_2 \longrightarrow \ Si_3N_4 + 6CO}

Пропускание силана в аммиаке дает в результате нитрид кремния и водород:

~\mathrm{3SiH_4+4NH_3 \longrightarrow \ Si_3N_4+12H_2\uparrow}

Пропускание дихлорида-дигидрида кремния в аммиаке дает нитрид кремния, хлороводород и водород:

~\mathrm{3SiCl_2H_2+4NH_3 \longrightarrow \ Si_3N_4+6HCl+6H_2\uparrow}

Химическое осаждение из парогазовой фазы:

\mathrm{3SiH_4 + 4NH_3 \longrightarrow \ Si_3N_4 + 12H_2}

Добавив к сульфиду кремния аммиак получим на выходе нитрид кремния, чистый водород и серу:

~\mathrm{3SiS_2+4NH_3 \xrightarrow{1200-1450^oC} Si_3N_4+6H_2+6S}

Добавив к хлориду кремния аммиак, пропуская в токе аргона, получим на выходе нитрид кремния и хлорид аммония:

~\mathrm{3SiCl_4+16NH_3 \xrightarrow{>400^oC} Si_3N_4+12NH_4Cl}

Также можно получить, проделав всего две реакции:

  1. \mathrm{SiCl_4 + 6NH_3 \longrightarrow \ Si_2 + 4NH_4Cl}
  2. \mathrm{3Si_2 \longrightarrow \ Si_3N_4 + 2NH_3}


Просмотров: 6614


<<<