Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 10

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

127
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ứng dụng: - tinh chế -chế tạo đơn tinh thể, màng đơn tinh thể, màng đa tinh thể chế tạo các thiết bị bán dẫn.Tổng hợp bằng phản ứng vận chuyển trong pha hơi,Tính chất: SiC -Có tỉ trọng 3,2 g/cm3 -Chịu nhiệt độ cao (2700oC) -Có tính bán dẫn

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 10

CHƯƠNG 10 - TỔNG HỢP BẰNG PHẢN ỨNG TRONG PHA KHÍ 1. Cơ sở lý thuyết 2. Kỹ thuật tiến hành 3. Tổng hợp màng Epitaxi các chất bán dẫn bằng phản ứng trong pha khí. 12/7/2010 604006 - chương 10 1
1.Phương pháp thăng hoa – ngưng tụ Ứng dụng: - tinh chế -chế tạo đơn tinh thể, màng đơn tinh thể, màng đa tinh thể chế tạo các thiết bị bán dẫn…. I II T thấp T cao 12/7/2010 604006 - chương 10 2
VD: SiC Tính chất: SiC -Có tỉ trọng 3,2 g/cm3 -Chịu nhiệt độ cao (2700oC) -Có tính bán dẫn 12/7/2010 604006 - chương 10 3
3.Tổng hợp bằng phản ứng vận chuyển trong pha hơi A. Để tinh chế chất rắn Khái niệm: T AB (k) A(r) + B(k) Phản ứng có ΔH
Chất vận chuyển B thường là: Halogen (F2, Cl2, Br2, I2) hydro halogenua và halogenua kim loại dễ bay hơi (HgCl2, SiCl4, AlCl3…) Phản ứng vận chuyển 12/7/2010 604006 - chương 10 5
B. Để tổng hợp vật liệu Ở nhiệt độ T2: A (r) + B (k) AB (k) Ở nhiệt độ T1: AB (k) + C (r) AC (r) + B (k) Cộng hai phản ứng: A (r) + C (r) AC (r) B (k) đóng vai trò chất chuyển A thành AB (k) để tăng sự tiếp xúc với rắn C tạo sản phẩm AC mong muốn. 12/7/2010 604006 - chương 10 6
VD. Tổng hợp gốm Ca2SnO4 Bằng phương pháp gốm truyền thống rất khó thực hiện vì phản ứng sau đây xảy ra rất chậm chạp: 2CaO + SnO2 → Ca2SnO4 Nhưng trong khi hỗn hợp có mặt khí CO thì phản ứng xảy ra một cách nhanh chóng. Đó là do phản ứng vận chuyển sau: SnO2(r) + CO (k) → SnO(k) + CO2 (k) rồi khí SnO phản ứng với CaO và CO2 để tạo thành Ca2SnO4 SnO(k) + 2CaO + CO2 → Ca2SnO4 + CO 12/7/2010 604006 - chương 10 7
Tổng hợp NiCr2O4 Tương tác giữa NiO và Cr2O3 xảy ra rất chậm chạp, nhưng khi có mặt oxi thì phản ứng tiến hành một cách nhanh chóng. Điều này có thể giải thích dựa theo cơ chế của phương pháp vận chuyển: Trước hết: Cr2O3(r) + 3/2 O2 → 2CrO3(k) Sau đó pha khí CrO3 bao phủ dễ dàng các hạt NiO và phản ứng: 2CrO3(k) + NiO(r) → NiCr2O4(r) + 3/2 O2 12/7/2010 604006 - chương 10 8
4.Phương pháp hơi – lỏng - rắn (VLS) Đặc điểm: quá trình kết tinh từ pha hơi qua một vùng lỏng Hơi Giọt nóng Tinh thể Si chảy Si Si có khả năng hòa tan trong Đế giọt nóng chảy 12/7/2010 604006 - chương 10 9
5.Phương pháp tổng hợp hóa học trong pha hơi Chemical vapour deposition (CVD) Kết tủa hơi hóa học hay lắng đọng hơi hóa học Nguyên tắc: phun khí hay khí tiền chất vào trong buồng chứa một hay nhiều các đế được nung nóng phản ứng hóa học xảy ra ở pha hơi kết tinh (lắng đọng trên bề mặt đế) Để chuyển các chất phản ứng thành thể hơi người ta có thể sử dụng các phương pháp già nhiệt khác nhau như: lò cảm ứng, bức xạ laze, plasma hồ quang, plasma cao tần nhiệt độ thấp… 12/7/2010 604006 - chương 10 10
12/7/2010 604006 - chương 10 11
Tùy thuộc vào phản ứng tổng hợp mà phản ứng được tổng hợp trong buồng kín với môi trường khí trơ, oxi hóa hay khử Phương pháp CVD được sử dụng rộng rãi để chế tạo các chất bán dẫn, các chất cách điện dưới dạng màng hay đơn tinh thể. Đây cũng là phương pháp quan trọng để điều chế các nguyên liệu dạng bột siểu mịn của các kim loại, oxit, cacbua, nitrua… Các tiền chất sử dụng trong CVD phải là các chất dễ bay hơi 12/7/2010 604006 - chương 10 12
Bảng 1 – Sản phNm và chất đầu trong một số quá trình tổng hợp pha khí Sản phNm kết tinh Chất đầu Al (CH3)3Al Ga (CH3CH-3)3Ga GaAs (CH3)3Ga + AsH3 InP (CH3)In + PH3 Si SiCl4 + H2 SiO2 SiH4 + O2 SixN y SiH4 + N 2 SiC SiH2Cl2 + C2H4 12/7/2010 604006 - chương 10 13