Silīcija nitrīda sagatavošanas process.

Silīcija nitrīda ražošanas metodei ir būtiska ietekme uz materiāla kristālisko fāzi, tīrību un kompaktumu. Atkarībā no pielietojuma prasībām ar dažādām sagatavošanas metodēm var iegūt silīcija nitrīda materiālus ar dažādām īpašībām.

A. Tiešās nitrēšanas metode
Metodoloģijas pārskats

Tiešā nitrīdēšana - ir process, kurā silīcija tvaiki un slāpeklis reaģē augstā temperatūrā, veidojot silīcija nitrīdu, parasti temperatūrā no 1400 grādiem līdz 1500 grādiem, lai iegūtu jauktas fāzes materiālus -Si₃N₄ un -Si₃N₄.

Procesu kontrole un piemērojamie scenāriji

Tiešā nitrēšanas metode ir piemērota liela mēroga ražošanai, taču tai ir nepieciešama stingra tādu parametru kontrole kā temperatūra, slāpekļa tīrība un plūsmas ātrums, lai nodrošinātu produkta viendabīgumu un kompaktumu. Šī metode ir piemērota lielapjoma silīcija nitrīda materiālu ražošanai, ko plaši izmanto rūpnieciskās strukturālās keramikas ražošanā.

B. Tvaika pārklāšana (CVD)
principu

Ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD) - ir process, kurā silāns (SiH₄) un amonjaks (NH₃) reaģē augstā temperatūrā, veidojot plānas silīcija nitrīda kārtiņas. Kontrolējot reakcijas gāzes proporciju un plūsmas ātrumu, var iegūt silīcija nitrīda plēves ar vienmērīgu biezumu un augstu tīrības pakāpi.

Priekšrocības un trūkumi:

CVD ražotajām silīcija nitrīda plānām kārtiņām ir augsta tīrība un augsts kompaktums, taču šīs metodes aprīkojums ir sarežģīts un dārgs, un tas ir piemērots plāno kārtiņu ražošanai pusvadītājos un mikroelektroniskās ierīcēs.

C. Augstspiediena nitrēšana
Darbības princips un aprīkojuma prasības

Augstspiediena nitrīdēšanas metode uzlabo silīcija nitrīda blīvumu un stiprību, veicot nitrīdēšanas reakciju augstā temperatūrā un augstā spiedienā. Augsta spiediena vide veicina silīcija un slāpekļa reakciju, samazinot reakcijas laiku.

Šī metode ir piemērota augsta blīvuma inženierijas keramikas ražošanai un bieži tiek izmantota silīcija nitrīda materiālu ar augstām izturības prasībām, piemēram, augstas veiktspējas gultņu un griezējinstrumentu, ražošanā, taču aprīkojuma prasības ir augstas, sagatavošanas izmaksas ir augstas un tā ir piemērota augstas pievienotās vērtības produktu ražošanai.

D. Pašizplatīšanās augstas temperatūras sintēze (SHS)
Metodoloģijas pārskats

Pašizplatīšanās augstas temperatūras sintēze (SHS) izmanto ķīmisko reakciju pašizplatīšanās īpašības, lai ar aizdedzes palīdzību radītu augstas temperatūras, lai veicinātu spontānu nitrīdēšanas reakciju, iegūstot silīcija nitrīda pulveri.

Procesa raksturojums

SHS metodei ir augsts reakcijas ātrums un zems enerģijas patēriņš, taču reakcijas stabilitāti un viendabīgumu ir grūti kontrolēt. Šī metode ir piemērota liela mēroga pulvera materiālu ražošanai, un to galvenokārt izmanto, piemēram, materiālu pildīšanai un pulvera izsmidzināšanai.