Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза
Реализован прямой плазмодинамический синтез ультрадисперсного кубического карбида кремния β-SiC в условиях воздействия сверхзвуковой импульсной струи углерод-кремниевой электроразрядной плазмы на медную преграду в среде аргона. Получен порошкообразный продукт с высоким содержанием β-SiC, монокристал...
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126041 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза / А.А. Сивков, Д.С. Никитин, А.Я. Пак, И.А. Рахматуллин // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 3. — С. 11-18. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126041 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сивков, А.А. Никитин, Д.С. Пак, А.Я. Рахматуллин, И.А. 2017-11-12T13:13:23Z 2017-11-12T13:13:23Z 2013 Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза / А.А. Сивков, Д.С. Никитин, А.Я. Пак, И.А. Рахматуллин // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 3. — С. 11-18. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126041 661.689 Реализован прямой плазмодинамический синтез ультрадисперсного кубического карбида кремния β-SiC в условиях воздействия сверхзвуковой импульсной струи углерод-кремниевой электроразрядной плазмы на медную преграду в среде аргона. Получен порошкообразный продукт с высоким содержанием β-SiC, монокристаллы которого со средним размером ~ 100 нм имеют правильную естественную огранку. Реалізовано прямий плазмодинамічний синтез ультрадисперсного кубічного карбіду кремнію β-SiC в умовах впливу надзвукового імпульсного струменя вуглець-кремнієвої електророзрядної плазми на мідну перепону в середовищі аргону. Одержано порошкоподібний продукт з високим вмістом β-SiC, монокристали якого з середнім розміром ~ 100 нм мають правильне природне огранування. The direct plasmodynamic synthesis of β-SiC ultradispersed cubic silicon carbide under the action of supersonic pulse flow of carbon–silicon electric-discharge plasma onto a copper barrier in the argon atmosphere has been realized. A powdered product with a high β-SiC content has been obtained, whose single crystals have a mean size of about 100 nm and crystallographic habit close to the ideal one. Работа выполнена в рамках программы Государственного задания ВУЗам в части проведения научно-исследовательских работ (регистрационный номер 716592011, шифр организации 2.329.2012), с использованием оборудования Центра коллективного пользования научным оборудованием Томского государственного университета, а также Наноцентра Томского политехнического университета. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Получение, структура, свойства Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза Production of ultradispersed crystalline silicon carbide by plasmodynamic synthesis Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза |
| spellingShingle |
Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза Сивков, А.А. Никитин, Д.С. Пак, А.Я. Рахматуллин, И.А. Получение, структура, свойства |
| title_short |
Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза |
| title_full |
Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза |
| title_fullStr |
Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза |
| title_full_unstemmed |
Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза |
| title_sort |
получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза |
| author |
Сивков, А.А. Никитин, Д.С. Пак, А.Я. Рахматуллин, И.А. |
| author_facet |
Сивков, А.А. Никитин, Д.С. Пак, А.Я. Рахматуллин, И.А. |
| topic |
Получение, структура, свойства |
| topic_facet |
Получение, структура, свойства |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Production of ultradispersed crystalline silicon carbide by plasmodynamic synthesis |
| description |
Реализован прямой плазмодинамический синтез ультрадисперсного кубического карбида кремния β-SiC в условиях воздействия сверхзвуковой импульсной струи углерод-кремниевой электроразрядной плазмы на медную преграду в среде аргона. Получен порошкообразный продукт с высоким содержанием β-SiC, монокристаллы которого со средним размером ~ 100 нм имеют правильную естественную огранку.
Реалізовано прямий плазмодинамічний синтез ультрадисперсного кубічного карбіду кремнію β-SiC в умовах впливу надзвукового імпульсного струменя вуглець-кремнієвої електророзрядної плазми на мідну перепону в середовищі аргону. Одержано порошкоподібний продукт з високим вмістом β-SiC, монокристали якого з середнім розміром ~ 100 нм мають правильне природне огранування.
The direct plasmodynamic synthesis of β-SiC ultradispersed cubic silicon carbide under the action of supersonic pulse flow of carbon–silicon electric-discharge plasma onto a copper barrier in the argon atmosphere has been realized. A powdered product with a high β-SiC content has been obtained, whose single crystals have a mean size of about 100 nm and crystallographic habit close to the ideal one.
|
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126041 |
| citation_txt |
Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза / А.А. Сивков, Д.С. Никитин, А.Я. Пак, И.А. Рахматуллин // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 3. — С. 11-18. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT sivkovaa polučenieulʹtradispersnogokristalličeskogokarbidakremniâmetodomplazmodinamičeskogosinteza AT nikitinds polučenieulʹtradispersnogokristalličeskogokarbidakremniâmetodomplazmodinamičeskogosinteza AT pakaâ polučenieulʹtradispersnogokristalličeskogokarbidakremniâmetodomplazmodinamičeskogosinteza AT rahmatullinia polučenieulʹtradispersnogokristalličeskogokarbidakremniâmetodomplazmodinamičeskogosinteza AT sivkovaa productionofultradispersedcrystallinesiliconcarbidebyplasmodynamicsynthesis AT nikitinds productionofultradispersedcrystallinesiliconcarbidebyplasmodynamicsynthesis AT pakaâ productionofultradispersedcrystallinesiliconcarbidebyplasmodynamicsynthesis AT rahmatullinia productionofultradispersedcrystallinesiliconcarbidebyplasmodynamicsynthesis |
| first_indexed |
2025-11-25T21:07:30Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:07:30Z |
| _version_ |
1850545585912807424 |
| fulltext |
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 3 11
УДК 661.689
А. А. Сивков, Д. С. Никитин, А. Я. Пак,
И. А. Рахматуллин (г. Томск, Россия)
Получение ультрадисперсного
кристаллического карбида кремния методом
плазмодинамического синтеза
Реализован прямой плазмодинамический синтез ультрадисперс-
ного кубического карбида кремния β-SiC в условиях воздействия сверхзвуковой
импульсной струи углерод-кремниевой электроразрядной плазмы на медную пре-
граду в среде аргона. Получен порошкообразный продукт с высоким содержани-
ем β-SiC, монокристаллы которого со средним размером ∼ 100 нм имеют пра-
вильную естественную огранку.
Ключевые слова: плазмодинамический синтез, ультрадисперс-
ный карбид кремния, рентгеновская дифрактометрия, просвечивающая элек-
тронная микроскопия.
Кристаллический карбид кремния обладает рядом уникаль-
ных свойств. Это низкоплотный сверхтвердый полупроводниковый материал
с большой шириной запрещенной зоны, высокими допустимой напряженно-
стью электрического поля, электропроводностью, теплопроводностью, ус-
тойчивый к внешним воздействиям (механическим, термическим, химиче-
ским и радиационным), допускающий нанесение на него других структурных
слоев. Поэтому в настоящее время ведутся исследования и разработки новых
способов его синтеза и получения в ультрадисперсном состоянии [1, 2].
В настоящей работе предпринята попытка реализации плазмодинамиче-
ского синтеза и получения ультрадисперсного карбида кремния в условиях
воздействия сверхзвуковой импульсной струи углерод-кремниевой электро-
разрядной плазмы на медную преграду в среде аргона при нормальном дав-
лении и температуре. Струю генерировали импульсным сильноточным коак-
сиальным магнитоплазменным ускорителем (КМПУ) [3] с графитовыми цен-
тральным электродом и ускорительным каналом (УК). Электропитание уско-
рителя осуществляли от емкостного накопителя энергии с емкостью конден-
саторной батареи C = 6,0 мФ при зарядном напряжении Uзар = 3,5 кВ. В каче-
стве прекурсоров использовали нанодисперсный углерод (сажа) и микронный
порошок кристаллического кремния, смесь которых массой ~ 1,0 г помещали
в область формирования плазменной структуры в начале УК (одновременно
выполняла функцию инициирования дугового разряда). В экспериментах
изменяли массовые соотношение прекурсоров Si:C (2,5:1 и 3:1).
На рис. 1 приведены типичные осциллограммы рабочего тока I(t) и на-
пряжения U(t) на электродах КМПУ, а также кривые мощности P(t) и потреб-
ляемой энергии W(t). Медную пластину-преграду располагали перпендику-
лярно к продольной оси УК на расстоянии от его среза l = 25 мм. Вскрытие
герметичной камеры-реактора производили после полного осаждения высо-
кодисперсного продукта синтеза. Ультрадисперсный порошок (УДП) серого
© А. А. СИВКОВ, Д. С. НИКИТИН, А. Я. ПАК, И. А. РАХМАТУЛЛИН, 2013
www.ism.kiev.ua/stm 12
цвета без предварительной подготовки анализировали методами рентгенов-
ской дифрактометрии.
0 100 200 t, мкс
5
10
20
50
100
P МВт W, кДж
m = 18кДж
m, 115 МВт
1
2
I кА
50
100
1
0
U
Um = 1,16 кВ
=
Рис. 1. Типичные осциллограммы рабочего тока I(t) и напряжения U(t) на электродах
КМПУ, кривые мощности P(t) (1) и потребляемой энергии W(t) (2).
На рис. 2 приведены рентгеновские дифрактограммы УДП, полученные-
при разных массовых соотношениях прекурсоров Si:C, снятые на дифракто-
метре Shimadzu XRD 6000 (CuKα-излучение). Характер дифрактограмм с
одинаковым набором когерентных рефлексов свидетельствует об одинаковом
гетерофазном составе порошков и практически полном отсутствии рентге-
ноаморфной фракции. Структурно-фазовый анализ проведен с помощью про-
граммного пакета PowderCell 2.4 с использованием базы структурных данных
PDF4+. Расчеты выполнены при загрузке структурных моделей кристалличе-
ских фаз, образование которых в рассматриваемой системе представляется
наиболее вероятным. Расчеты показали, что в состав продукта входят кри-
сталлические фазы, наиболее точно соответствующие следующим структур-
ным моделям: кубического карбида кремния β-SiC (SG: F-43m{216}), куби-
ческого кремния Si (SG: F 43/d-32/m {227}), нанодисперсного графита gC
(SG: P6-3mc {186}) и углеродных луковичных структур C-Onions (SG: P6-
3mc {186}). Основные данные полнопрофильного анализа приведены в таб-
лице. Видно, что ожидаемая фаза β-SiC является доминирующей.
Для обоих соотношений Si:C (2,5:1 и 3:1) смеси прекурсоров составлены с
избытком кремния по отношению к стехиометрии SiC (с расчетом на увели-
чение массы углерода за счет эрозии графита с поверхности УК и централь-
ного электрода КМПУ). При меньшей избыточности исходного кремния (Si:C
– 2,5:1) в продукте синтеза его остается не более ~ 3,0 %∗. Кроме того, при
выходе ожидаемой фазы SiC ~ 73,0 % продукт содержит ~ 4,8 % углеродных
луковичных наноструктур и ~ 19,3 % нанодисперсного графита, по-
видимому, эродированного с поверхности УК. При большей избыточности
исходного кремния заметно повышается (до ~ 79,0 %) содержание карбида
∗ Здесь и далее – % (по массе).
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 3 13
кремния при существенном увеличении (до ~ 13,2 %) доли кристаллического
кремния и снижении (до ~ 7,9 %) суммарного содержания углеродных фаз.
Представленные результаты показывают целесообразность использования
смеси прекурсоров с небольшим недостатком сажи, который компенсируется
эродированным углеродом.
20 25 30 35 40 45 50 55 60 2θ, град
2,0
4,0
0
И
н
те
н
си
вн
ос
ть
, 1
03
2
1
C
0
02
S
i 1
11
β�
S
i 1
11
β�
S
i 2
00
β�
S
i 2
20
S
i 3
11
S
i 2
20
C
1
01
Рис. 2. Рентгеновские дифрактограммы порошков, полученных при разных массовых
соотношениях прекурсоров Si:C – 2,5:1 (1), 3:1 (2).
Основные данные структурно-фазового анализа
Параметр решетки, Å Фаза Экспери-
мент
Si:C Содержание,
% (по массе) эксперимент по базе данных PDF4+
1 2,5:1 19,3 а = 2,4295
с = 6,7954
а = 2,4700
с = 6,7900
gC
2 3,0:1 4,9 а = 2,3752
с = 6,7908
а = 2,4700
с = 6,7900
1 2,5:1 4,8 а = 2,4591
с = 7,0088
а = 2,4700
с = 6,9700
C-Onions
2 3,0:1 3,0 а = 2,5034
с = 6,7908
а = 2,4700
с = 6,9700
1 2,5:1 73,0 а = 4,3487 а = 4,3480 β-SiC
2 3,0:1 79,0 а = 4,3552 а = 4,3480
1 2,5:1 3,0 а = 5,4054 а = 5,4190 cSi
2 3,0:1 13,2 а = 5,4100 а = 5,4190
Вышеприведенные данные рентгеновской дифрактометрии подтвержда-
ются и дополняются результатами аналитических исследований методами
просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ) (электронный микроскоп
Philips CM12), в том числе микроскопии высокого разрешения (HRTEM)
(электронный микроскоп Jeol JEM 2100 F). Данные для Si:C – 2,5:1 представ-
лены на рис. 3 и 4. На обзорном светлопольном ТЕМ-снимке (рис. 3, а) видно
www.ism.kiev.ua/stm 14
500 нм
2
3
1
а
SiC (111)
SiC (222)
Si (400)
gC (101)
б
SiC (111) 500 нм
1
в
SiC (222) 500 нм
1
г
Рис. 3. Данные ТЕМ для продукта синтеза при Si:C – 2,5:1: светлопольный ТЕМ-снимок
скопления объектов (a), картина электронной дифракции на выделенной области (б), тем-
нопольные TEM-снимки в свете рефлексов β-SiC (111) (в) и (222) (г).
скопление частиц нескольких морфологических типов. Основную долю час-
тиц составляют правильно ограненные объекты 1, имеющие в плане форму
равносторонних треугольников с усеченными вершинами. Такая форма ха-
рактерна для монокристаллов кубического карбида кремния [4]. Размер час-
тиц в плане не превышает ~ 500 нм, а по толщине – ~ 200 нм. Эти частицы
окружены множеством значительно меньших по размеру объектов 2, морфо-
логию которых при данном разрешении охарактеризовать невозможно. Кро-
ме того, в продукте в небольшом количестве присутствуют округлые объекты
3 с размерами 25–50 нм. Индексация картины электронной дифракции на
выделенной области (см. рис. 3, б) показала точное совпадение расчетных
значений межплоскостных расстояний со стандартными для β-SiC. При этом
на темнопольных ТЕМ-снимках отчетливо видно свечение отражающих
плоскостей объектов 1 при смещении апертурной диафрагмы в области коге-
рентных рефлексов, индицированных как (111) (см. рис. 3, в) и (222) (см.
рис. 3, г) фазы β-SiC. Кроме того, в свете этих же дифрагированных пучков
наблюдается свечение контуров более мелких частиц. Для большей убеди-
тельности на рис. 4, а приведено увеличенное светлопольное ТЕМ-
изображение одного из наиболее крупных объектов 1 и снятая на нем, прак-
тически “идеальная” по расположению рефлексов {111} и величине межпло-
скостных расстояний для β-SiC (d111 = 2,51032 Å), дифракционная картина.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 3 15
Такой же объект в ином ракурсе и с явно выделяющейся системой экстинк-
ционных контуров показан на рис. 4, б. В совокупности приведенные на
рис. 3 и 4 данные однозначно показывают, что объекты 1 являются монокри-
сталлами кубического карбида кремния β-SiC.
(111)
200 нм
(222)
1
а
100 нм 1
б
Рис. 4. ТЕМ-снимки монокристаллов кубического карбида кремния в продукте плазмоди-
намического синтеза (Si:C – 2,5:1): крупный монокристалл и снятая на нем дифракционная
картина (a), монокристалл с системой экстинкционных контуров (б).
Данные ТЕМ-продукта, полученного при повышенном содержании крем-
ния в смеси прекурсоров (Si:C – 3,0:1), приведены на рис. 5. Анализ светло-
польных микроснимков показывает преобладание в продукте объектов 1 и
заметное присутствие округлых объектов 3 (см. рис. 3). Наиболее мелкие
объекты 2 с неопределенной морфологией практически отсутствуют. Элек-
тронограмма (рис. 5, б), снятая на выделенной области, отличается наличием
большого числа когерентных рефлексов, укладывающихся на четыре концен-
трических кольца. Первое, второе и четвертое кольца (от основного пучка)
однозначно соответствуют отражениям на системах плоскостей {111}, {200}
и {311} кубической фазы β-SiC. Об этом свидетельствуют темнопольные
ТЕМ-снимки, полученные в свете указанных рефлексов. На них хорошо вид-
ны другие отражающие плоскости и экстинкционные контуры объектов 1 в
отличие от изображений на рис. 3. Третье кольцо рефлексов соответствует
отражениям на плоскостях {222} фазы кубического кремния Si. В свете соот-
ветствующих дифрагированных пучков на темнопольных микроснимках вы-
деляются плоскости и толщинные контуры округлых объектов 3, которые
можно идентифицировать как наночастицы кристаллического кремния, обра-
зовавшиеся из жидкой фазы в плазмодинамическом процессе. На всех темно-
польных микроснимках (см. рис. 3 и 5) наблюдается свечение большого чис-
ла очень мелких контуров в основном в свете рефлексов фазы β-SiC, что го-
ворит о достаточно широком (от 10 до 500 нм) распределении по размерам
частиц этой фазы.
На рис. 6 представлены HRTEM-снимки фрагментов крупного (~ 500 нм)
и сравнительно мелких (~ 50 и ~ 20 нм) монокристаллов кубической фазы
карбида кремния (судя по измеренным величинам межплоскостных расстоя-
ний). На крупных и мелких частицах (объектах 1, см. рис. 3) получена одна и
та же величина (~ 0,251 нм), наиболее близкая к межплоскостному расстоя-
нию в направлении [111] β-SiC (d111 = 0,251032 нм). Система плоскостей это-
го преимущественного направления данной фазы хорошо разрешается на
www.ism.kiev.ua/stm 16
HRTEM-снимках, дает сильнейший рефлекс на рентгеновских дифракто-
граммах, а дифрагированные на ней пучки электронов дают первое кольцо
рефлексов на всех электроннограммах. Отличительной особенностью нано-
размерных и субмикронных кристаллов β-SiC являются отсутствие упорядо-
ченной оболочки, но их поверхность покрыта достаточно равномерным сло-
ем толщиной 1–3 нм псевдоаморфного материала.
500 нм
1
3
а
500 нм
(200) SiC
500 нм 500 нм
500 нм
500 нм
(200) SiC
(311) SiC
(222) Si (222) Si
б
Рис. 5. Данные ТЕМ для продукта синтеза при Si:C – 3,0:1: светлопольный ТЕМ-снимок
скопления объектов (a), картина электронной дифракции на выделенной области и темно-
польные TEM-снимки в свете рефлексов β-SiC (200) и (311) и Si (222) (б).
На рис. 7, а приведен HRTEM-снимок типичного наноразмерного (15–
20 нм) объекта 3 (см. рис. 3) с упорядоченной структурой и заметной огран-
кой. Прямое измерение межплоскостного расстояния дает среднее значение
0,312 нм, что практически совпадает со стандартной величиной d111 =
0,312866 нм для фазы кубического кремния в направлении [111]. В продукте
синтеза при Si:C – 2,5:1 такого типа объектов значительно меньше, чем в
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 3 17
продукте синтеза при Si:C – 3,0:1, а их размеры в среднем соответствуют
размерам ОКР (см. таблицу). По совокупности приведенных данных объекты
3 однозначно идентифицируются как нанокристаллы кубической фазы крем-
ния, не вступившего в соединение с углеродом. Кроме того, видно, что объ-
ект 3 находится на более крупной частице, имеющей кристаллическую обо-
лочку. На следующем HRTEM-снимке (рис. 7, б) показана группа таких час-
тиц размером 10–30 нм с хорошо различимым дальним порядком кристалли-
ческой сердцевины. Измеренное среднее (0,34 нм) значение межплоскостного
расстояния наиболее точно соответствует d002 = 0,3395 нм фазы графита. Рас-
стояние между плоскостями структуры оболочки составляет 0,36–0,38 нм,
т. е. соответствует возможным межслоевым расстояниям луковичных и тубу-
лярных углеродных структур [5]. Вероятно, эродированные с электродов
КМПУ нанокристаллы графита являются зародышами, на которых происхо-
дит формирование луковичных структур. В силу невысокой и практически
одинаковой плотности материала углеродных наноструктур в большинстве
случаев по ТЕМ и HRTEM изображениям трудно охарактеризовать морфоло-
гию частиц в скоплениях. На рис. 7, в показана наиболее типичная картина
скопления множества углеродных нанокристаллов вблизи крупных частиц β-
SiC, а также электронограмма высокого разрешения на выделенной области.
В отличие от приведенных выше дифракционных картин, здесь отчетливо
выделяется первое кольцо из микрорефлексов, которое соответствует системе
плоскостей {002} нанокристаллических углеродных фаз (графит, луковичные
структуры, d = 0,34–0,36 нм).
5 нм
0,251 нм
1
а
1
б
61 нм
1
в
Рис. 6. HRTEM-снимки кристаллов карбида кремния: фрагмент крупного (∼ 500 нм) моно-
кристалла (a) и мелкие монокристаллы размером ∼ 50 (б) и ∼ 20 (c) нм.
5 нм 0,312 нм
3
а б
349 нм
2 1/нм
C (002)
в
Рис. 7. HRTEM-снимки наноразмерных объектов в продукте плазмодинамического синте-
за: нанокристаллы кремния (a), графита в углеродной оболочке (б), углеродных фаз (в).
www.ism.kiev.ua/stm 18
Таким образом, основным результатом данной работы является демонст-
рация возможности прямого плазмодинамического синтеза ультрадисперсно-
го кубического карбида кремния β-SiC, частицы которого представляют со-
бой монокристаллы размерами порядка 10–500 нм с близкой к идеальной
естественной огранкой.
Работа выполнена в рамках программы Государственного задания ВУЗам
в части проведения научно-исследовательских работ (регистрационный но-
мер 716592011, шифр организации 2.329.2012), с использованием оборудова-
ния Центра коллективного пользования научным оборудованием Томского
государственного университета, а также Наноцентра Томского политехниче-
ского университета.
Реалізовано прямий плазмодинамічний синтез ультрадисперсного кубі-
чного карбіду кремнію β-SiC в умовах впливу надзвукового імпульсного струменя вуглець-
кремнієвої електророзрядної плазми на мідну перепону в середовищі аргону. Одержано
порошкоподібний продукт з високим вмістом β-SiC, монокристали якого з середнім роз-
міром ∼ 100 нм мають правильне природне огранування.
Ключові слова: плазмодинамічний синтез, ультрадисперсний карбід
кремнію, рентгенівська дифрактометрія, просвічувальна електронна мікроскопія.
The direct plasmodynamic synthesis of β-SiC ultradispersed cubic silicon
carbide under the action of supersonic pulse flow of carbon–silicon electric-discharge plasma
onto a copper barrier in the argon atmosphere has been realized. A powdered product with a
high β-SiC content has been obtained, whose single crystals have a mean size of about 100 nm
and crystallographic habit close to the ideal one.
Keywords: plasmodynamic synthesis, ultradispersed silicon carbide, X-ray
diffractometry, transmission electron microscopy.
1. Лебедев А., Сбруев С. SiC-электроника. Прошлое, настоящее, будущее // Электроника:
наука, технология, бизнес. – 2006. – № 5. – С. 28–41.
2. Андриевский Р. А. Наноразмерный карбид кремния: синтез, структура, свойства //
Успехи химии. – 2009. – № 78(1). – С. 889–900.
3. Пат. 2431947 РФ, F41B 6/00. Коаксиальный магнитоплазменный ускоритель /
А. А. Сивков, А. Я. Пак. – Заявл. 30.04.10; Опубл. 20.10.11, Бюл. № 29.
4. Feng A., Munir Z. A. Effect of an electric field on self-propagating combustion synthesis: Part
II. Field-assisted synthesis of b-SiC // Metall. Mater. Trans. B: Proc. Metall. & Mat. Proces.
Sci. – 1995. – 26, N 3. – С. 587–593.
5. Bystrzejewski M., Rummeli M. H., Gemming T. et al. Catalyst-free synthesis of onion-like
carbon nanoparticles // New Carbon Mater. – 2010. – 25, N 1. – P. 1–8.
Томский политехнический ун-т Поступила 15.09.12
|