Процесът на получаване на силициев нитрид.

Методът за производство на силициев нитрид оказва значително влияние върху кристалната фаза, чистотата и компактността на материала. В зависимост от изискванията на приложението, различни методи за подготовка могат да произведат материали от силициев нитрид с различни свойства.

А. Метод на директно азотиране
Преглед на методологията

Директното азотиране - е процес, при който силициевите пари и азотът реагират при високи температури, за да образуват силициев нитрид, обикновено при температури между 1400 градуса и 1500 градуса, за да се получат смесени фазови материали -Si₃N₄ и -Si₃N₄.

Контрол на процеси и приложими сценарии

Методът на директно азотиране е подходящ за широкомащабно производство, но изисква строг контрол на параметри като температура, чистота на азота и скорост на потока, за да се осигури еднородност и компактност на продукта. Този метод е подходящ за производство на насипни материали от силициев нитрид, които се използват широко в производството на промишлена структурна керамика.

Б. Отлагане на пари (CVD)
принцип

Химичното отлагане на пари (CVD) - е процес, при който силан (SiH₄) и амоняк (NH3) реагират при високи температури, за да образуват тънки филми от силициев нитрид. Чрез контролиране на пропорцията и скоростта на потока на реакционния газ могат да се получат филми от силициев нитрид с еднаква дебелина и висока чистота.

Предимства и недостатъци:

Тънките филми от силициев нитрид, произведени чрез CVD, имат висока чистота и висока компактност, но оборудването на този метод е сложно и скъпо и е подходящо за производство на тънки филми в полупроводници и микроелектронни устройства.

C. Азотиране под високо налягане
Принцип на работа и изисквания към оборудването

Методът на азотиране под високо налягане подобрява плътността и здравината на силициевия нитрид чрез провеждане на реакцията на азотиране при висока температура и високо налягане. Средата с високо налягане насърчава реакцията на силиций и азот, намалявайки времето за реакция.

Този метод е подходящ за производство на инженерна керамика с висока плътност и често се използва при подготовката на материали от силициев нитрид с високи изисквания за якост, като високопроизводителни лагери и режещи инструменти, но изискванията към оборудването са високи, разходите за подготовка са високи и е подходящ за производството на продукти с висока добавена стойност.

D. Саморазпространяващ се високотемпературен синтез (SHS)
Преглед на методологията

Саморазпространяващият се високотемпературен синтез (SHS) използва саморазпространяващите се характеристики на химичните реакции за получаване на високи температури чрез запалване, за да насърчи спонтанна реакция на азотиране за получаване на прах от силициев нитрид.

Характеристики на процеса

SHS методът има висока скорост на реакция и ниска консумация на енергия, но стабилността и равномерността на реакцията са трудни за контролиране. Този метод е подходящ за широкомащабно производство на прахообразни материали и се използва главно за приложения като пълнене на материал и пулверизиране на прах.