аспирант кафедры «Ракетно-космические композитные материалы и конструкции» МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1), инженер-технолог ОАО «Композит»
postgraduate student, Department «Rocket and space composite materials and structures», Bauman Moscow State Technology University n.a. N.E. Bauman, ingeneer of JCS «Kompozit»
докт. техн. наук, 1-й зам. ген. директора ОАО «Композит»
Dr. Sci. (Tech)., vice-director of JCS «Kompozit»
Представлены результаты прогнозного расчета необходимых термодинамических характеристик (энтальпии, энтропии, теплоемкости) силицидов бора для термодинамического анализа системы Si–B–Cl–H, проведенного с помощью программного комплекса TERRA. Рассмотрены варианты, при которых в реакционной смеси образуются конденсированные фазы SiB4 и SiB6. Для оценки параметров процесса (температуры, давления, соотношения исходных реагентов) химического осаждения из газовой фазы боридов кремния выполнены термодинамические расчеты системы Si–B–Cl–H, образованной посредством SiCl4, BCl3, H2, для диапазонов температур 1000–2200 K и давлений 0,00001–0,1 МПа. Показано, что термодинамическая стабильность в системе Si–B–Cl высших хлоридов с понижением давления падает, увеличивается доля низших, т.е. происходит деструкция исходных хлоридов кремния и бора, но при этом конденсированные фазы SiB4 и SiB6 не образуются, – их появлению способствует введение водорода. Определено, что, варьируя параметрами процесса химического осаждения из газовой фазы, можно получать как однофазные, так и многофазные покрытия. Полученные в данной работе результаты представляют научный и практический интерес для разработчиков различных технологических процессов (газофазных, жидкофазных и пр.) получения боридов кремния.
The paper presents the results of predictive calculation of boron silicide thermodynamic properties (enthalpy, entropy, heat capacity) required for the thermodynamic analysis of the Si–B–Cl–H system conducted by means of the TERRA software. The paper considers cases of SiB4 and SiB6 condensed phase formation in the reaction mixture. The chemical vapor deposition parameters (temperature, pressure, the ratio of initial reagents) of silicon borides were evaluated by thermodynamic calculations of the Si–B–Cl–H system formed by the SiCl4, BCl3, and H2 for a temperature range of 1000–2200 K and a pressure range of 0,00001–0,1 MPa. The paper demonstrates that thermodynamic stability of higher chlorides in the Si–B–Cl system decreases with decrease in pressure, while the proportion of lower chlorides increases, i.e. degradation of initial silicon and boron chlorides occurs, but condensed phases SiB4 and SiB6 do not form – their appearance is facilitated by hydrogen introduction. It was determined that both single-phase and multiphase coatings can be produced by varying the chemical vapor deposition parameters. The results obtained in this paper are of scientific and practical interest for the developers of various silicon boride production processes (gas phase, liquid phase, etc.).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.