устройство для получения изделий и покрытий из нитрида бора

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ И ПОКРЫТИЙ ИЗ НИТРИДА БОРА газофазным осаждением, содержащее реактор, индуктор, газоввод, радиационный экран и подложку, отличающееся тем, что, с целью улучщения качества изделий и покрытий и увеличения коэффициента использования газовой смеси, подложка размещена внутри радиационного экрана из нитрида бора, плотно соединенного с газовводом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к высокотемпературному газофазному осаждению, в частности к получению изделий и покрытий из пиролитического нитрида бора.

Известны устройства для получения изделий и покрытий из пиролитического нитрида бора (ПНБ) газофазным осаждением на нагреваемой индуктором подложке, находящейся в реакторе с холодными стенками. Однако в таких устройствах существует резкий перепад температуры в газовой фазе по сечению реактора, что приводит к неполному прохождению реакций синтеза, побочным продуктам реакции, плохой воспроизводимости характеристик материала (фазового состава, плотности).

Наиболее близким по конструкции устройством является устройство для нанесения покрытий на сопла, состоящее из пирексового колпака, индуктора, непроводящего радиационного экрана входа и выхода. Причем в известном устройстве для уменьшения градиента в газовой фазе между подложкой и стенкой реактора установлен радиационный экран из диэлектрика.

Однако использование произвольного материала экрана при получении пиролитического нитрида бора непригодно, так как в синтезе ПНБ используются главным образом смеси агрессивных газов (например, ВСl₃ + NH₃ + N₂), которые могут взаимодействовать с материалом экрана, загрязняя примесями газовую фазу. Кроме того, использование раздельных элементов конструкции газоввода и экрана приводит к тому, что часть газовой фазы попадает в промежуток между экраном и холодными стенками реактора и не участвует в образовании продукта реакции на подложке. Недостатком известного устройства является также низкое качество пиролитического нитрида бора, неполное использование газовой фазы, плохая воспроизводимость скорости роста и свойств ПНБ.

Цель предлагаемого изобретения улучшение качества выращиваемых изделий и покрытий и увеличение коэффициента использования газовой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что подложка размещена внутри радиационного экрана из нитрида бора, плотно соединенного с газовводом.

Отличиями предлагаемого устройства является расположение деталей и их связь между собой, а также исполнение экрана из нитрида бора.

Благодаря такой конструкции и расположению радиационного экрана газовый поток проходит вблизи подложки в зоне высокой температуры и участвует в формировании изделия, при этом значительно увеличивается коэффициент использования газовой смеси. Отсутствие контакта газовой смеси со стенками кварцевого реактора в процессе синтеза препятствует зарастанию изнутри реактора аморфным нитридом бора.

Использование осаждаемого нитрида бора в качестве материала экрана приводит к значительному уменьшению загрязнения выращиваемого материала примесями, так как реакционная газовая фаза контактирует только с нитридом бора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для получения изделия тигля из ПНБ.

Устройство содержит кварцевый реактор 1, нагреваемую индуктором 2 графитовую подложку 3, радиационный экран из нитрида бора 4, соединенный с газовводом 5.

Устройство работает следующим образом. После нагревания индуктором 2 графитовой подложки 3 до 1800-2000^оС через газоввод 5 подается смесь реакционных газов (например, ВСl₃ + NH₃ + NH₂), так что в зоне рабочей температуры она проходит только внутри реакционного экрана из нитрида бора.

В качестве примера использования устройства выращивались тигли из ПНБ.

Тигли из ПНБ диаметром 20 мм и длиной 70 мм выращивались из газовой смеси ВСl₃ + NH₃ + NH₂ при давлении Р 3-8 мм на графитовой оправке, нагреваемой индуктором до 1850^оС с использованием сплошного экрана из нитрида бора Д 30 мм, толщиной стенки 3 мм, соединенного на резьбовом соединении с газовводом.

Использование радиационного экрана из нитрида бора, плотно соединенного с газовводом, позволило в заводских условиях увеличить выход годных изделий из нитрида бора с 10 до 90% поднять плотность получаемых изделий из ПНБ с 1,85-2,00 до 2,10-2,15, увеличить содержание гексагональной фазы нитрида бора в материале с 50-60 до 80-90% а также уменьшить количество непрореагировавшего вещества в выходящем из реактора газовом потоке в 3-4 раза, следовательно, увеличить коэффициент использования газовой смеси.