Laserchemische Erzeugung, Charakterisierung und Verdichtung ultrafeiner SiC- und SiC/B-Pulver

Förster, J.

Book/Report

FZJ-2019-00604

Laserchemische Erzeugung, Charakterisierung und Verdichtung ultrafeiner SiC- und SiC/B-Pulver

Förster, J. (Corresponding author)FZJ*

1995
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3070, 164 p. (1995)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21344

Report No.: Juel-3070

Abstract: In dieser Arbeit werden drei Themenkomplexe behandelt: Die laserchemische Synthese (LICVR) ultrafeiner und hochreiner SiC-Pulver mit unterschiedlich hohemBorgehalt (bis zu 34 Gew.%), die Charakterisierung des Pyrolyseprozesses durch Absorptions- und CARS-Messungen und die Verdichtung der erzeugten Pulver durch heißisostatisches Pressen (HIP). Die Absorptionsmessungen an den Reaktionsgasen Silan, Silan/Diboran, Ethin, Ammoniak und Silan/Argongemischen im Wellenlängenbereich des CO$_{2}$-Lasers von 9.2- 10.8 $\mu$m bestätigen die Literaturangabe, daß Silan für die 10P(20)-Emissionslinie die stärkste Absorption aufweist. Der mittlere Absorptionskoeffizient $\alpha$ liegt bei einem Silandruck von 20 kPa bei (3.3 ± 0.3) $\cdot$ 10$^{-2}$ Pa$^{-1}$m$^{-1}$. Im Gegensatz zu Ergebnissen aus der Literatur wurde hier für Silan ein Absorptionsverhalten beobachtet, das vom Lambert-Beerschen Verhalten abweicht. Für die theoretische Behandlung des Absorptionsverhaltens für Silan wurde ein Ratengleichungssystem für Stoß-Strahlungsprozesse aufgestellt, mit dem gezeigt werden konnte, daß die Abweichung vom Lambert-Beerschen Verhalten durch die Höhe der spektralen Energiedichte des verwendeten Laserlichts erklärt werden kann. Im Grenzfall einer niedrigen spektralen Energiedichte reproduziert das Modell das aus der Literatur bekannte Verhalten. Der Absorptionskoeffizient von Ammoniak ist wesentlich kleiner als der für Silan, er liegt bei einem Druck von 20 kPa für die 10P(20)-Linie bei (4.5 ± 0.8) $\cdot$ 10$^{-4}$ Pa$^{-1}$m$^{-1}$. Die stärkste gemessene Absorption zeigt Ammoniak jedoch nicht auf der 10P(20)-Linie, sondern auf der 10R(6)-Linie, für die $\alpha$ um den Faktor zehn größer ist. Im Vergleich zu Silan ist auch der Absorptionskoeffizient von Ethin und Diboran sehr klein. Er ist für Ethin druckunabhängig und liegt unter 2.1 $\cdot$ 10$^{-5}$ Pa$^{-1}$m$^{-1}$. Zur Synthese ultrafeiner Pulver wurden Silan/Ethin/Diboran-Gasgemische mit unterschiedlichen Volumenverhältnissen verwendet. Durch Einwirken von IR- Photonen der Frequenz $\nu$ (mit der Wellenlänge 10.6 $\mu$m) bilden sich gemäß der Reaktion SiH$_{4}$ (g) + C$_{2}$H$_{2}$(g) + B$_{2}$H$_{6}$ (g) + n $\cdot$ h$\nu \rightarrow$ Si/C/B(f) + H$_{2}$ (g) pulverförmige Feststoffe, deren Zusammensetzung im wesentlichen durch das Verhältnis der Gaskomponenten zueinander bestimmt. Bei sehr hohem Diborananteil (Silan/Ethin/Diboran-Verhältnis wie 1 : 0.6 : 1) bildet sich ein Pulver ohne dominierende [...]

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