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DE1667657A1 - Verfahren zur Herstellung drahtfoermiger Siliziumkarbidkristalle und voellig oder teilweise aus diesen Kristallen bestehende Gegenstaende - Google Patents

Verfahren zur Herstellung drahtfoermiger Siliziumkarbidkristalle und voellig oder teilweise aus diesen Kristallen bestehende Gegenstaende

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DE1667657A1
DE1667657A1 DE19671667657 DE1667657A DE1667657A1 DE 1667657 A1 DE1667657 A1 DE 1667657A1 DE 19671667657 DE19671667657 DE 19671667657 DE 1667657 A DE1667657 A DE 1667657A DE 1667657 A1 DE1667657 A1 DE 1667657A1
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crystals
carbon
silicon
silicon carbide
substrate
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Knippenberg Wilhelm Franciscus
Gerrit Verspui
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

Dlpl.-Ing. Erich E. Walther 2000 Hamburg 1, 9. Patentanwalt Λ Ο α Π C C 7 Mftn^eber9st
ratentanwaif Ί O O / 9 * ' Telefon: 33922
Fernschreiberl
P 16 67 657· 6-2U Akte1 PHN-2074
N.V.Philips1 Gloeilampenfabrieken
"Verfahren zur Herstellung drahtförmiger Siliziumkarbidkristalle und vcJllig oder teilweise aus diesen Kristallen bestehende Gegenstände"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung drahtförmiger Siliziumkarbidkristalle und auf völlig oder teilweise aus diesen Kristallen bestehende Gegenstände.
unter drahtföralgen Kristallen sind hier aufler Kristallen alt rundem Querschnitt auch Kristalle mit polygonalem, z.B. hexagonalem Querschnitt und bandförmige Kristalle zu verstehen·
Derartige drahtförmige Kristalle, die in der Technik häufig als "Whiskers" bezeichnet werden, wurden bekanntlich zur Versteifung von Kunststoffen« Glas und Netallen, für Isolierungszwecke, fUr Pilter und dergl. angewandt.
"Whisker"-artige Siliziumkarbidkristalle sind infolge ihrer sogar bei sehr hohen und niedrigen Temperaturen günstigen mechanischen Eigenschaften und ihrer chemischen Beständigkeit für die erwähnten Zwecke besonders geeignet.
In der Literatur wurden bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung "whisker"-artiger Sillziuakarbidkristalle beschrieben, label waren die Ausbeute der Kristalle, ihre Abmessungen und deren Oleioheäiigkeit sehr verschieden.
Unieiiayen ia«., ,j.-*2..r.»
209812/ 1 ?. -B Π
Zum Beispiel wurden in einer Atmosphäre von Wasserstoff und Stickstoff aus einem Gemisch von Siliziumoxyd und Kohlenstoff bei Temperaturen von 1375 - 15500C Fasern aus kubischem Siliziumkarbid erhalten, deren Durchmesser von 0.1 zu - 5 um und deren Länge von 10 um zu einigen Zentimetern variierte (britische Patentschrift 1 015 844).
Weiter wurde beschrieben, daß bei Temperaturen von l400 bis l600°C aus Gemischen eines Methylehlorsilans und Wasserstoff oder von Siliziumchlorid, Kohlenwasserstoff und Wasserstoff auf einem Graphitsubstrat eine faserartige Masse aus kubischem Siliziumkarbid gebildet wurde, wobei örtlich einige "whisker"-artigen hexagonalen Siliziumkarbidkristalle mit einer Stärke von 3 - 10 um gefunden wurden, die eine Länge bis 1 cm aufwiesen. (K.M. Merz, Proc. Conf. Silicon Carbide, Boston 1959, S. 73 · 84, Perganon Press i960).
Auch wurde bereits beschrieben (Physical Review rjß (1966) 526), daß bei Reduktion eines Methylchlorsilans mit Wasserstoff bei Temperaturen von 1350 - l43O°C auf einem Graphitsubstrat Kristalle aus hexagonal«· Siliziumkarbid abgelagert werden können. Die Anzahl und die Abmessungen der Kristalle hatte man aber nicht in der Hand. Die größten Kristalle hatten eine Länge von 3 mm und eine Stärke von 300 um. Die kleineren Whisker verzweigten sich öftere an gemeinsamen Seiten von kugelförmigen Ablagerungen· Wenn örtlich auf dem Substrat Metalle, wie Cr, Al, Fe, Co, Cu, Si oder Au durch Ausscheiden aus der Dampfphase angebracht wurden, wurde eine Vergröseerung der kugelförmigen Ablagerungen und eine Verringerung der Abmessungen der Kristall· erhalten« Es wurde festgestellt, daß in diesem Kali kein Anwachsen von SiI iziuekarbidkri stall en duroh einen sog. vapour-liquid-solid (VLS)-Mechanismus stattfindet.
Ändere Verfasser (Transaction· of Metallurgical Soc. of A.J.M.E. £22 (1965) 1053) «iod hingegen der Meinung, dafl
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"Whisker"-Anwachs wohl durch einen VLS-Mechanismus erfolgen kann. Dabei wird bekanntlich in einen geschmolzenen Tropfen eines ein Lösungsmittel für den zu kristallisierenden Stoff bildenden Metalls dieser Stoff aus einer Gasphase aufgenommen und nach Sättigung des Tropfens auf dem unterliegenden Substratkristall epitaktisch abgelagert. Ein Kristallanwachs erwies sich für verschiedene Stoffe als möglich, wobei selbstverständlich an das LösungBmIttel in bezug auf die Benetzung des Kristallsubstrates sehr hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Ist die Benetzung zu gering» so ist der Kontakt zwischen dem Tropfen und dem Substrat ungenügend, um ein Anwachsen über den ganzen Querschnitt des Kristalls zu erhalten. Bei guter Benetzung, die im allgemeinen bei Lösungsmitteln, in denen sich der zu kristallisierende Stoff gut löst, erwartet werden kann, fließt der Tropfen über die Seiten des Kristallsubstrats aus, so daß von einem zur Bildung von "Whiskers*1 erforderlichen anisotropen Anwachsen nicht die Rede sein kann.
Die letzteren Verfasser haben erwähnt, daß durch VLS-Anwachsen bei Anwendung von Silizium als Lösungsmittel "whisker"-artige Siliziumkarbidkristalle erhalten werden könnten.
Versuche, die zu der Erfindung geführt haben, haben Jedoch ergeben, daß von den Metallen, die nach Physical Review 143» 1966, 326 für das VLS-Anwachsen "whisker"-artiger Siliziuekarbidkristalle als nicht brauchbar betrachtet wurden, Eisen für diesen Zweck besonders geeignet ist, während bei Anwendung dieses Metalls sogar erheblich günstigere Ergebnisse In bezug auf die Ausbeute, die Abmessungen der Kristalle und die Gleichmäßigkeit der Abmessungen als bei Anwendung von Silizium erzielt wurden, das in diesem Zusammenhang bereits als Lösungsmittel vorgeschlagen wurde.
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Die Tatsache, daß bei den bekannten Verfahren, bei dem örtlich auf ein Oraphltsubstrat Elsen aufgebracht wurde, kein "whisker"-Anwachsen durch einen VLS-Mechanlemus festgestellt wurde, 1st etwa darauf zurückzuführen, daß ein Graphltsubstrat verwendet wurde und bei Anwendung einer geringen Menge Elsen bei der Kristallisationstenperatur dl« ganze Elsennenge in Karbid «gewandelt wurde und für ein VLS-Anwachsen kein Elsen sehr übrig blieb.
Die Erfindung, die sich auf die oben beschriebenen Beobachtungen und Erwägungen gründet, bezieht eich auf ein Verfahren zur Herstellung drahtförmiger Siliziuekarbidkristalle, bei den das Siliziumkarbid aus einer Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Oasphase durch einen VLS-Mechanismus auf einen Substrat anwächst, wobei ein Substrat verwendet wird, an dessen Oberfläche ein Lösungsmittel für Silizium und Kohlenstoff, das für den VLS-MechaniSBBua geeignet ist, in solcher Font vorliegt, daß bei erhöhten Temperaturen in der Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Gasphase feinverteilte Tröpfchen aus den Lösungsaittel, SillsiuB und Kohlenstoff gebildet werden, mittels welcher Tröpfchen Kohlenstoff und Siliziue aus der Oasphase in Fora von einkristallinen Siliziumkarbid sich an die Feststoff-FlUsslgkeits-Grenze ausscheidet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Eisen als Lösungsmittel verwendet wird und die alt Elsen versehene Substratoberfl&ohe bei Temperaturen von wenigstens 1150°C, vorzugsweise über 12000C, aber la allgemeinen nicht höher als l400°C, der Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Oasphase ausgesetzt wird.
Ss ist nicht erforderlich, dafi das Elsen In reiner Form verwendet wird. Selbstverständlich kann das Eisen ohne Bedenken bereits Kohlenstoff oder Silizium enthalten. Auch ander· Legierungselemente können im Eisen vorhanden sein. Irgendeine Verbesserung durch das Vorhandensein von Legierungselementen wurde aber nicht festgestellt.
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In diesen Zusammenhang soll In dieser Beschreibung und in den Ansprüchen der Ausdruck "Eisen1* nicht nur reines Eisen, sondern auch Legierungen mit Bisen als Hauptbestandteil, z.B. Kohlenstoffstahlarten und Legierungsstahlarten umfassen.
Das Eisen kann in verschiedener Weise auf dem Substrat angebracht werden sun Zweck des Erhaltene einer feinen Verteilung. Vorzugsweise wird die Substratoberfläohe vorher mit Elsen enthaltendem Pulver bedeckt. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß ein oberflächlich aufgerauhtes Substrat mit Elsen bestrichen, daß das Substrat mit Elsenpulver bestreut oder das Ilsen durch Aufdampfen auf das Substrat aufgebracht wird. Im letzten Fall wird die feine Verteilung beim Erhitzen erhalten, wodurch «in· etwaige zuerst erhaltene einheitliche Schicht bei der Schmelzbildung sich zu gesonderten Tröpfchen zusammenzieht.
Als Substrate eignen sich bei dem Verfahren im allgemeinen all« gegen dl« erwähnten Temperaturen beständigen Werkstoff·, wi· Graphit, Aluminiumoxyd und Siliziumkarbid. Bei Verwendung eines Subetratmaterials wie Graphit, das in erhebliche» Maße mit Eisen reagiert, 1st es selbstverständlich erforderlloh, daß eine so große Menge Elsen auf dem Substrat angebracht wird, daß es nicht völlig verbraucht ist, bevor die Kristall!· sation angefangen hat. In solohen Fällen erweisen sich z.B. dünne aufgedampfte Sisenschlchten z.B. dünner als 1 μ» als ungeeignet.
Als Silizium- und kohlenstoffhaltige Oase können Alkylhalogeneilane, z.B. Methylohlorsilane, oder Gemische von Kohlenwasserstoffen mit Slliziumtetrahalogeniden oder mit eine· Halogensllan, wie SiHCl,, Anwendung finden. In diesen Fällen 1st das Vorhandensein von wasserstoff in der Oasphase zum Erhalten der erwünschten pyrolytischen Zersetzung der Siliciumverbindungen erforderlloh. Bei Anwendung von Sl)L4, das •loh leicht zersetzt und in Vereinigung mit einem Kohlen-
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wasserstoff angewandt werden kann, ist das Vorhandensein von Wasserstoff nicht erforderlich. In diesem Palle kann ein Inertes Gas, z.B. Argon, als Trägergas verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die Silizium·» und kohlenstoffhaltige Gasphase auf bekannte Welse mit Hilfe der billigen Ausgangsstoffe Siliziumoxyd und Kohlenstoff hergestellt, vorzugsweise In einer Wasserstoffe tmosphäre.
Die erhaltenen Kristalle bestehen zum Teil aus kubischem und zum Teil aus hexagonal em Siliziumkarbid. Wenn hexagonale Siliziumkarbidkristalle als Substrat verwendet werden, tritt auf Prisma- und Pyramidflächen ein stärkeres Anwachsen von "Whisker" als auf Baβisflachen auf.
Wie oben bereits erwähnt wurde, können die "Whiskers" wegen ihrer günstigen mechanischen Eigenschaften und ihrer chemischen Beständigkeit für verschiedene Zwecke angewandt werden.
Bei Verwendung zur mechanischen Versteifung von Gegenständen können die Kristalle während der Formgebung in Werkstoffe, wie Kunststoffe, Gläser und Metalle, aufgenommen werden, während sie bei Verwendung als Isolierung und für Filter, z.B. in einer Matrize zu Platten, Blöcken und dergl. gepresst werden können, deren Zusammenhang gegebenenfalls duroh eine Sinterbehandlung gefördert werden kann.
Die Siliziumkarbidkristalle nach der Erfindung lassen sich nicht nur für die erwähnten Zwecke verwenden, sondern sie eignen sich auch besonders zur Anwendung beim Aufbau von Halbleitervorrichtungen. Der geringe Querschnitt der Kristall· ergibt die Höflichkeit der Bildung von Vorrichtungen mit äußerst geringen Abmessungen, während außerdem infolge der großen Biegsamkeit der Kristalle in ihrer Längsrichtung gekrümmte und aufgerollte Strukturen gebildet werden können. Wenn bei dieser Anwendung in Halbleitervorrichtungen In diesen Kristallen pn-übergänge erforderlich sind, können dies« während
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des Anwachsens der Kristalle dadurch erzielt werden, daß In der Oasphase, aus der die Kristallisierung erfolgt, abwechselnd Donatoren und Akzeptoren dotiert werden. Vorzugswelse wird aber in das beim "Whisker"-Anwachsen verwendete Eisen ein Bestandteil aufgenommen, der im Siliziumkarbid einen bestimmten Leitfähigkeitstyp herbeiführt, während Über die dasphase intermittierend ein andere LeitfMhigkeitseigenschaften förderndes Dotierungsmittel zugeführt wird.
Die oben erwähnten Gegenstände und Vorrichtungen, die völlig oder teilweise aus durch das Verfahren nach der Erfindung erhaltenen Kristallen bestehen, liegen auch in Rahmen der Erfindung.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung und einiger Beispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Vorrichtung zur Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.
Die Vorrichtung ist aus einem Quarzgefäß 1 aufgebaut, in dem eine Gasataosphäre der gewünschten Zusammensetzung aufrechterhalten werden kann. Das Quarzgefäß 1 1st mit einem Glasmantel 2 für Wasserkühlung versehen.
Im Gefäß 1 ist auf einer Abstützung 2 ein Graphittiegel 4 mit einer Höhe von 100 mm und einem Innendurchmesser von 50 mm angeordnet, der mit einem plattenförmigen Deckel 5 derart verschlossen 1st, daS im Quarzgefäß 1 vorhandenes Gas eintreten kann. Im Deckel 5 ist ein Graphitrohr 6 angebracht, durch das mit Hilfe eines optischen Pyrometers eine Temperaturkontrolle durchgeführt werden kann. Das Gefäß 4 ist von einer Schicht J aus wärmeisolierendem Graphitfilz umgeben. Rings um das Quarzgefäß 1 ist zur Erhitzung der Vorrichtung eine Induktionsspule 8 angebracht. Der Deckel 5 wird als Substrat zur Ablagerung der Kristalle verwendet.
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Fig* 2 s-slgt teilweise eine ander© ltusfUhrungsforas dieser Vorrichtung. Im Tiegel 4 dsr Fig. list »uf &lmv Atoistütsung 9 ein Substrat 10 angeordnet, auf dem. die Kristalle aufrecht statt SiüftgöiMlc wie bsi der Anordnung moh Fig« I, anwachsen könüfsß* Bei* 7i«f?«l 4 ist i» dieses» All« gleich uv? Ir. FiS. 1» Kit elsei? Fl&tte 5 abgedeckt.
Die blatte 5 der Fig. 1 besteht aus hexagonaleR Slliaiunkarbldkriatallen und ist durch Sublimlerttiig auf einer Graphitplatte bei 2600°C erhalten. Die Platte 5 wird alt Eisenpulver mit einer Korngröße von etwa 5 um eingerieben. Bs Tiegel 4 wird Siliciumoxid angebracht» das Bit der Kohle des Tiegels 4 in einer im Quarzglas 1 aufrecht erhaltenen Wassei'stoffatmosphäre bei Erhitzung reagiert, wobei ein öiliziue- und kohlenstoffhaltiger Dampf entwickelt wird. Durch Aufnähme dieses Daapfes in die dabei schmelzenden Eisenkörner und durch Ablagerung von Siliziumkarbid aus der Schmelze auf dem Substrat 5 wachsen hängend am Substrat drahtformige Kristalle, die an ihrem freien Ende häufig noch eine Eisenkugel tragen. Bei Erhitzung des Tiegels auf einer Temperatur von 12800C mit Hilfe der Induktionsspule 8 wurden auf diese Weise in 65 Stunden "whisker1* ■it einer mittleren Stärke von 10 um und einer Länge bis 6 ca gebildet.
Beispiel 2
Ein Aluminiumoxydsubstrat wird mit Eisenpulver mit einer Korngröße von etwa 250 um bestreut und in der in Fig. 2 »it 10 bezeichneten Lage im Tiegel 4 angeordnet. Im Tiegel 4 wird Siliziumoxyd angebracht, das mit der Kohle des Tiegels In einer im Quarzgefäß 1 aufrechterhaltenen CtasatmosphMre bei Erhitzung reagiert, wobei ein Silizium·· und kohlenstoffhaltiger Dampf entwickelt wird. Durch Aufnahme dieses Dampfes in die
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dabei schmelzenden Eisenkörner und durch Ablagerung von Siliziumkarbid aus der Schneise auf dem Substrat 10 wachsen drahtförmig» Kristalle auf diesem Substrat. Bei Erhitzung des Tiegels 4 auf eine Temperatur1 von 12S0°ö werden In 60 Stunden Kristalle »it einer mittleren LSnge i/on 3 mas und einer Stärke von etwa 200 um gebildet.
Beispiel ?
Ein GraphlfcjsabHtrat wird mit Eisenpulver mit eines· Korngröße von 5 M» eingerieben* Des Substrat wird auf die in Fig. i dargestellte Wels« alt» Beck«! 5 für den Tiegel % benutzt· Zn Ti#gel 4 wi2*d Silizium angebracht und die Vorrichtung wird mit Wasserstoff mit atmosphärische» Druck ausgefüllt. Bei Erhitzung auf 13000C wachsen durch einen VLS-Meohanlsmus in 50 Stunden auf dem Substrat *whi3kerw-artige Siliziuakarbldkristalle mit einer Länge bis 2 era und einer Stärke von 5-10 Jim.
Beispiel k
Wie im Schnitt in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt ißt, werden nach Beispiel 1 erhaltene "Whisker* 11 bis zu einer Höhe von 1 mm parallel in einer Kohlematrize 12 angeordnet, die die folgenden Innenabmessungen aufweist: Länge 6 cm, Breite 2 cm und Höhe 1 cm. Die Matrize wird zur Hälfte bei einer Temperatur von 7000C mit Aluminium ausgefüllt. Nach Abkühlung wird der erhaltene Block aue der Matrize entfernt und in einer zur Längsrichtung der "Whiskers" senkrechten Richtung zu einer Folie mit einer Stärke von 100 Mm ausgewalzt. Die erhaltene Folie weist in der Längsrichtung der * Whiskers1* eine erheblich grosser« Zugfestigkeit als eine auf gleiche Welse, aber ohne Zusatz von "Whiskers" erhaltene Folie auf.
• 10 -
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Beispiel 5
Fig. 4 zeigt im Sehnitt ein Filter, Das plattenfönsige Filter ißt «us einer PIacinscMIe 13 aufgebaut, deren Boden mit Qttmmgßin 14 versehen ist« Auf a*m Boden ist· «ine Schicht nach Beispiel 3 erhaltener wWiigk*rsH 15 in beliebigen Richtungen in einar Stärk« von 2 met
d«r fceh^rt chemischen Beständigkeit eignet sich das erhaltene Filter sis Filtrieren sehr sgc;ms9iver Flüselglceiten und 0»«e.
line Vorriehtiuig nach Fig. 1 wird verwendet, wobei das Substrat 5 aus iiexagonalen Siliziumkarbidkristallen besteht. Das Substrat ist auf die In Beispiel 1 beschriebene Weise erhalten.
Die Platte 5 wird alt Pulver einer Legierung von Eisen und 10 detf.£ AluainiuB alt einer Korngröße von durchschnittlich 5 μα eingerieben. I« Tiegel 4 wird Siliziuaoxyd angebracht, das mit der Kohle des Tiegels in einer im Quarzgefäfl 1 aufrechterhaltenen Wasserstoffataosphäre bei Erhitzung reagiert, wobei ein slliziua- und kohlenstoffhaltiger Dampf entwickelt wird. Dieser Dampf wird dann in die Kttrner der Eisen-Alueiniuelegierung aufgenommen, die dabei schmelzen. Aus dieser Schmelze lagern sich bei Erhitzung mit Hilfe der Induktionsspule 8 auf einer Temperatur von 12500C drahtföraiige Siliziumkarbidkristalle mit einer Starke von etwa 10 u* *uf dem Substrat ab. Die gebildeten p-leitenden Kristalle entbalten 1019 Aluminiumatome pro cm . Wird die wässerstoffa tmosphXre durch Ammoniak ersetzt, so wird η-leitendes Siliziumkarbid abgelagert.
Venn jeweils nach vier Stunden während einer Stunde der Wasserstoff duroh Ammoniak ersetzt wird, werden in 50 Stunden "whis-
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ker3-artig'? Siiis^unlcai^i^lLn'ij^ 4 -$m mit iiOWCulise".^ .:.-fnn p^^i' te*j. erhalten.
lr&i- LKiJgS vor?, -etwa
Κ:!·1 'i
Legierung von
Die sieh αώ eineK d£z ϊχ\0^ kugeln köm'Sn als elt^äris; tere Kontakte kömien -diiioL Gold mit 5 % üfental h-^-is
Es können alle p« mid ii«lei feisdea Bereiche dar ^wh
artigen Kristalle dui'uli iUieOiifii^lsen von mit einsr Stärke von f> ..iis sid;l SCo-ntakten.
Die unterseiiiedlioh kjßi4ilctisi.3ten Teile kennen dann oder in Vereinigung als Miäiiatardioden mid Miniaturtrasusieto
ren verwendet werden*
Erforderlichenfalls fcönosß äle "Whiskers" in diesen fällen in gekrümmten! Zustand vollendet werden»
Pa tent&nsprüche
- 12 -
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Claims (8)

Pa ten tans prltche
1. Verfahren zur Herstellung drahtföxwiger Siliziumkarbid· kristalle, bei den das Siliziumkarbid aus einer Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Gasphase durch einen VLS-Mechaniw&üs auf elnea Substrat aiwlichatj. wobei ein Substrat verwendet wird, an dessen Oberfläche ein Lösungsmittel für SlllziuB und Kohlenstoff, das für den VLS-Mechanismus geeignet ist, in solcher Fora vorliegt, daS bei erhöhten Temperaturen in der Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Oasphase feinverteilte Tröpfchen aus dea Lösungsmittel, Silislua und Kohlenstoff gebildet werden, mittels welcher Tröpfchen Kohlenstoff und Silizium aus der Oasphase in Fora von einkristallinem Siliziumkarbid sich an die Fest· stoff-FlÜssigkeita-Orenze ausscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß Eisen als Lösungsmittel verwendet wird und die mit Elsen versehene Substratoberfläche bei Temperaturen von wenigstens 1150°C, vorzugsweise über 1200°C, aber im allgemeinen nicht höher als I1IOO0C, der Silizium und Kohlenstoff enthaltenden Oasphase ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratoberfläche vorher mit Elsen enthaltendem Pulver beschickt wird.
3» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dafi die Silizium- und Kohlenstoff enthaltende Oasphase mit Hilfe von Siliziumoxyd und Kohlenstoff hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dafi die Silizium- und Kohlenstoff enthaltende Oasphase mit Verwendung einer Wasserstoffatmosphäre hergestellt wird.
- 1 3 -
3 de«
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5. Durch das Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 4 erhaltene drahtförmig« Kristalle.
6. Gegenstände» insbesondere Filter« die aus Kristallen nach Anspruch 5 bestehen.
7. Aus Kunststoff, Glas oder Metall bestehende Gegenstände, in die Kristalle nach Anspruch 5 aufgenommen sind.
8. Halbleitervorrichtungen mit Slllziumkarbidkrlstallen nach Anspruch 5-
Leerseite
DE1667657A 1966-12-14 1967-12-12 Verfahren zur Herstellung von Siliciumkarbidwhiskers Expired DE1667657C3 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0712946A3 (de) * 1994-11-17 1996-06-05 Sumitomo Electric Industries
RU2791977C1 (ru) * 2022-07-04 2023-03-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для получения порошка карбида кремния

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL143436B (nl) * 1966-12-14 1974-10-15 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van draadvormige siliciumcarbide kristallen en voorwerpen geheel of voor een deel bestaande uit deze kristallen.
NL7005963A (de) * 1970-04-24 1971-10-26
US4582561A (en) * 1979-01-25 1986-04-15 Sharp Kabushiki Kaisha Method for making a silicon carbide substrate
US4382837A (en) * 1981-06-30 1983-05-10 International Business Machines Corporation Epitaxial crystal fabrication of SiC:AlN
JPS599220A (ja) * 1982-06-30 1984-01-18 Shin Etsu Chem Co Ltd 炭化けい素繊維の製造方法
CA1275088A (en) * 1985-12-30 1990-10-09 Peter D. Shalek Prealloyed catalyst for growing silicon carbide whiskers
US4789537A (en) * 1985-12-30 1988-12-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Prealloyed catalyst for growing silicon carbide whiskers
US4702901A (en) * 1986-03-12 1987-10-27 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for growing silicon carbide whiskers by undercooling
US4911781A (en) * 1987-05-05 1990-03-27 The Standard Oil Company VLS Fiber growth process
US5404836A (en) * 1989-02-03 1995-04-11 Milewski; John V. Method and apparatus for continuous controlled production of single crystal whiskers
US4971834A (en) * 1989-06-29 1990-11-20 Therm Incorporated Process for preparing precursor for silicon carbide whiskers
US5055276A (en) * 1989-11-15 1991-10-08 Huckins Harold A Ceramic whisker growing system
US5207263A (en) * 1989-12-26 1993-05-04 Bp America Inc. VLS silicon carbide whisker reinforced metal matrix composites
FR2658839B1 (fr) * 1990-02-23 1997-06-20 Thomson Csf Procede de croissance controlee de cristaux aciculaires et application a la realisation de microcathodes a pointes.
JP2821061B2 (ja) * 1992-05-22 1998-11-05 電気化学工業株式会社 単結晶の製造方法
SE9502288D0 (sv) * 1995-06-26 1995-06-26 Abb Research Ltd A device and a method for epitaxially growing objects by CVD
US6030661A (en) * 1995-08-04 2000-02-29 Abb Research Ltd. Device and a method for epitaxially growing objects by CVD
DE69728410T2 (de) * 1996-08-08 2005-05-04 William Marsh Rice University, Houston Makroskopisch manipulierbare, aus nanoröhrenanordnungen hergestellte vorrichtungen
US20040206008A1 (en) * 2001-07-16 2004-10-21 Chien-Min Sung SiCN compositions and methods
US6632477B2 (en) 2001-07-16 2003-10-14 Chien-Min Sung SiCN compositions and methods
US7449065B1 (en) 2006-12-02 2008-11-11 Ohio Aerospace Institute Method for the growth of large low-defect single crystals
US8940391B2 (en) 2010-10-08 2015-01-27 Advanced Ceramic Fibers, Llc Silicon carbide fibers and articles including same
US9803296B2 (en) 2014-02-18 2017-10-31 Advanced Ceramic Fibers, Llc Metal carbide fibers and methods for their manufacture
US10954167B1 (en) 2010-10-08 2021-03-23 Advanced Ceramic Fibers, Llc Methods for producing metal carbide materials
US10208238B2 (en) 2010-10-08 2019-02-19 Advanced Ceramic Fibers, Llc Boron carbide fiber reinforced articles
US9199227B2 (en) 2011-08-23 2015-12-01 Advanced Ceramic Fibers, Llc Methods of producing continuous boron carbide fibers
US9275762B2 (en) 2010-10-08 2016-03-01 Advanced Ceramic Fibers, Llc Cladding material, tube including such cladding material and methods of forming the same
CN102534796B (zh) * 2011-12-21 2014-11-05 西安交通大学 一种纯α碳化硅晶须的制备方法
US10793478B2 (en) 2017-09-11 2020-10-06 Advanced Ceramic Fibers, Llc. Single phase fiber reinforced ceramic matrix composites
DE102018100681A1 (de) * 2018-01-12 2019-07-18 Universität Paderborn Verfahren zum Herstellen von Siliziumcarbid
DE102018100679A1 (de) * 2018-01-12 2019-07-18 Universität Paderborn Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Siliziumcarbid
CN108286074B (zh) * 2018-01-26 2020-10-16 山东大学 一种大尺寸SiC单晶生长装置及其工作方法
CN113479855B (zh) * 2021-07-26 2022-11-22 武汉科技大学 一种利用体相层状过渡金属硫化物制备非层状二维过渡金属化合物的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3053635A (en) * 1960-09-26 1962-09-11 Clevite Corp Method of growing silicon carbide crystals
US3346414A (en) * 1964-01-28 1967-10-10 Bell Telephone Labor Inc Vapor-liquid-solid crystal growth technique
NL6615376A (de) * 1966-11-01 1968-05-02
US3493431A (en) * 1966-11-25 1970-02-03 Bell Telephone Labor Inc Vapor-liquid-solid crystal growth technique
NL143436B (nl) * 1966-12-14 1974-10-15 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van draadvormige siliciumcarbide kristallen en voorwerpen geheel of voor een deel bestaande uit deze kristallen.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0712946A3 (de) * 1994-11-17 1996-06-05 Sumitomo Electric Industries
US5858523A (en) * 1994-11-17 1999-01-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Porous ceramic film and process for producing the same
RU2791977C1 (ru) * 2022-07-04 2023-03-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для получения порошка карбида кремния

Also Published As

Publication number Publication date
FR1556128A (de) 1969-01-31
GB1213867A (en) 1970-11-25
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CH520076A (de) 1972-03-15
CH505647A (de) 1971-04-15
GB1213156A (en) 1970-11-18
AT294772B (de) 1971-12-10
US3721732A (en) 1973-03-20
DK122220B (da) 1972-02-07
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BE707877A (de) 1968-06-12
FR1547963A (fr) 1968-11-29
ES348181A1 (es) 1969-06-16
DE1667657B2 (de) 1973-03-22
BE711956A (de) 1968-09-09
AT299124B (de) 1972-06-12

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