Preparation of Silicon Carbide by Chemical Vapor Deposition

Abstract

化学気相析出法により, SiCl4, C3H8及びH2ガスを原料として板状のβ-SiCの合成を試みた. 合成温度 (Tdep) 1300°-1800℃, 炉内ガス全圧力 (Ptot) 30-760Torrとし, C3H8ガスの流量 [FR(C3H8)] を10-90cm3/minの範囲で変化させて, 析出物の炭素濃度, 密度, 結晶構造, 表面組織, 生成速度に及ぼすFR(C3H8) の影響を調べた.本実験で用いたTdep, Ptotでは, 板状のβ-SiC FR(C3H8)=10-40cm3/minの範囲でのみ得られた. β-SiC板の密度は約3.2g/cm3, 炭素濃度は約30wt%であり, これらの値は, β-SiCのそれぞれの理論値と一致した. β-SiC板の表面組織は, 低Ptotでファセットの発達したピラミッド状であり, 高Ptotでコーン状であった. β-SiCの生成速度は, いずれのTdep, PtotでもFR(C3H8) の増加とともに増大し, Tdep=1600℃, Ptot=30Torr, FR(C3H8)=25cm3/minで最高14mm/hに達した. β-SiC生成の活性化エネルギーは, Ptot=30Torrで12-26kcal/mol, Ptot=760Torrで10-12kcal/molであった. また, 遊離Cの生成し始める境界の条件はFR(C3H8)=55-70cm3/minであった. β-SiCとCの混合物の密度は3.2-2.4g/cm3, 炭素濃度は30-50wt%の範囲で, 析出条件により変化した. 更に, この混合物には多くの気孔が含まれることが明らかになった.