DE102021131748B3 - Verfahren zum Herstellen von hochreinem Siliziumkarbid-Pulver - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von hochreinem Siliziumcarbid-Pulver, mit dem eine kostengünstige Herstellung von hochreinem Siliziumkarbid- Pulver ermöglicht wird. Erreicht wird das durch Einfüllen von auf Stärke basierenden Verpackungschips oder expandierter Stärke als organisches Rohmaterial in einen oben offenen Behälter; Einbringen des mit dem Rohmaterial gefüllten Behälters in einen Ofen und schrittweises Aufheizen der Verpackungschips, oder der expandierten Stärke auf eine Temperatur von 2.000 °C unter Zuführung von Schutzgas oder im Vakuum zum Graphitieren der Verpackungschips oder der expandierten Stärke in poröse Graphitstücke; Zuführen von Halogengas, wie Chlor oder Fluor, in den Ofen zur Reinigung der porösen Graphitstücke bei einer Temperatur von > 1.800°C zur Entfernung von Fremdmetallen aus den porösen Graphitstücken durch Bildung von Metallchlorid, und Umwandeln der porösen Graphitstücke in pulveriges Siliziumcarbid durch Zuführen SiO mit Argon als Trägergas bei einer Temperatur von >1.200°C bei einem Druck von 30 mbar oder höher.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliziumkarbid-Pulver (SiC-Pulver) für die Produktion von gesinterten Gegenständen aus Siliziumkarbid, oder zur Verwendung für die Herstellung elektronischer Bauelemente.
- Es ist bekannt, dass Siliziumkarbid durch Sublimation und Aufwachsen hergestellt werden kann, was ohne Keimkristall aus der Gasphase erfolgen kann. Dazu wird Siliziumkarbid aus mit Kohlenstoff und Silizium angereicherten Dampf aufgewachsen, so dass ein Einkristall aus Siliziumkarbid entsteht. Dieser Prozess erfolgt bei einer Temperatur ca. 2.500 °C.
- In der
EP 0 403 887 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen von einkristallinem Siliziumkarbid durch Sublimation und teilweisem Zersetzen von kristallinem SiC-Pulver und Aufwachsen auf einem Keimkristall in einem Reaktionsgefäß unter Schutzgas bei einem geringen Temperaturgradienten beschrieben, bei dem zum Kristallwachstum ein Siliziumüberschuss im SiC-Pulver eingestellt wird, indem beispielsweise elementares Silizium zugesetzt wird. - Ein solches Verfahren ist recht aufwändig zu realisieren, wobei ein solchermaßen hergestelltes Siliziumkarbid-Pulver immer noch Spuren von Verunreinigungen, wie Schwermetallsilizide oder Karbide, enthalten kann, die einer Verwendung beispielsweise für elektronische Bauelemente hinderlich sind, so dass das Ausgangsmaterial, oder das hergestellte Siliziumkarbidpulver einer ergänzenden chemischen Reinigung unterzogen werden muss, sofern das überhaupt möglich ist.
- Das pulverisierte Siliziumkarbid kann dann durch Heißpressen zu einem Formkörper umgeformt oder anderweitig verwendet werden, wobei dem Siliziumkarbid-Pulver auch ein borhaltiges Additiv zugemischt sein kann, um eine erhöhte Oxidations-, oder Korrosionsbeständigkeit zu erreichen.
- Aus der
DE 690 19 339 T2 geht ein Verfahren zum Herstellen von Siliziumkarbid durch eine carbothermische Reduktion hervor. Dazu wird ein disperses reaktives Gemisch aus einer Siliziumdioxid-Quelle und einer Kohlenstoffquelle durch einen Heizbereich mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mindestens 100 °C/Sekunde auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, wodurch ein Produkt gebildet wird, das nach dem Verbrennen von überschüssigem Kohlenstoff und einer Behandlung mit Fluorwasserstoffsäure zur Entfernung von überschüssigem Siliziumdioxid zu mindestens 80 Gew.% aus Siliziumdioxidkristallen mit einer vorgegebenen Größenverteilung besteht. - Als Kohlenstoff-Quelle dienen Ruß, Azethylenruß, Kohlenhydrate oder Stärke und als Siliziumdioxid-Quelle dient Siliziundioxid, Quarzstaub kollodiales Siliziumdioxid.
- Die
DE 195 37 430 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von hochreinem Siliziumcarbidpulver zur Herstellung eines Siliziumcarbid-Einkristalles umfassend die Schritte des Bildens von Siliziumcarbid, das durch Kalzinieren von Tetraalkoxysilan, Tetraalkoxysilanpolymer und Siliziumdioxid und einem Kohlenstoff-Ausgangsmaterial in Form einer hochreinen organischen Verbindung in einer oxidationsfreien Umgebung hergestellt wird, gefolgt von einer Hochtemperaturbehandlung um Siliziumcarbidpulver zu erhalten. - In der
DE 697 04 638 T2 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Siliziumcarbid beschrieben. Der Sinterkörper wird durch Sintern einer homogenen Mischung aus einer Silizium-Quelle, enthaltend wenigstens eine flüssige Siliziumquelle, einer Kohlenstoff-Quelle, enthaltend wenigstens eine flüssige organische Verbindung und einem Polymerisations- oder Vernetzungskatalysator durch Erhitzen auf 2.000 bis 2.400 °C unter hohem Druck und in einer nichtoxidierenden Atmosphäre hergestellt. - Weiterhin wird in der
DE 10 2008 042 499 A1 ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliziumcarbid aus Kohlehydraten und Siliziumoxid durch Kalzinierung beschrieben. Dazu wird Siliziumcarbid, Kohlenstoff und/oder Siliziumoxid in einem ersten Pyrolyseschritt bei niedrigen Temperaturen bei 400 bis 1.400 °C umgesetzt und bei höheren Temperaturen bis 3.000 °C kalziniert, so dass ein hochreines Siliziumcarbid durch Nachbehandlung durch eine passive Oxidation bei Temperaturen um 800 °C entsteht. - Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kostengünstigem Herstellung von hochreinem Siliziumkarbid-Pulver zu schaffen.
- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch:
- - Einfüllen von auf Stärke basierenden Verpackungschips oder expandierter Stärke als organisches Rohmaterial in einen oben offenen Behälter,
- - Einbringen des gefüllten Behälters in einen Ofen und schrittweises Aufheizen der Verpackungschips, oder der expandierten Stärke auf eine Temperatur von 2.000 °C unter Zuführung von Schutzgas oder im Vakuum zum Graphitieren der Verpackungschips oder der expandierten Stärke in poröse Graphitstücke,
- - Zuführen von Halogengas in den Ofen zur Reinigung der porösen Graphitstücke bei einer Temperatur von > 1.800°C zur Entfernung von Fremdmetallen aus den porösen Graphitstücken durch Bildung von Metallchlorid, und
- - Umwandeln der porösen Graphitstücke in pulveriges Siliziumcarbid durch Sublimieren von pulvrigem SiO in SiO eine Gasphase mit Argon als Trägergas bei einer Temperatur von >1.200°C und bei einem Druck von 30 mbar oder höher.
- Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist drin zu sehen, dass einerseits ein leicht verfügbares organisches Rohmaterial als Ausgangsstoff verwendet werden kann. Das sind die leicht grünen Verpackungschips, die aus Maisstärke oder Kartoffelstärke, einem PVA-Kleber sowie Talg und Wasser durch Extrudieren gefertigt sind und die auch nach deren Verwendung als Verpackungsmaterial - was sonst Abfall wäre - für die Herstellung von hochreinen feinkörnigen Siliziumcarbidpulver genutzt werden können.
- Alternativ kann als organisches Rohmaterial auch reine oder mit einem PVA Kleber gemischte und expandierte Mais- oder Kartoffelstärke als Ausgangsmaterial verwendet werden.
- In einer ersten Fortführung der Erfindung erfolgt die Umwandlung in Siliziumcarbid bei einer Temperatur von 1.520°C.
- Das Umwandeln in Siliziumcarbid kann auch bei einem Druck von 950 mbar erfolgen, wobei der aktuell genutzte Druck hauptsächlich die Homogenität und Geschwindigkeit der Umwandlung beeinflusst.
- Die Umwandlung in Siliziumcarbid erfolgt in einem Langzeitprozess, der in Abhängigkeit von der Größe des Ofens und der Menge des umzuwandelnden Materials 50 bis 100 Stunden dauern kann.
- Schließlich kann vor dem Graphitieren ein Stabilisierungs- und Homogenisierungsvorgang bei einer Stabilisierungstemperatur von 140°C bis maximal 450°C, wobei eine Temperatur von 250°C bevorzugt wird, eingefügt werden, um ein Ausgasen von flüchtigen Stoffen zu ermöglichen.
- Das Stabilisieren und Homogenisieren des vorgefertigten Formteiles kann während des Aufheizens des Ofens auf die Stabilisierungstemperatur erfolgen.
- Wenn das SiC Pulver überschüssigen Kohlenstoff enthält, kann dieser bei >500°C unter Zufuhr von Sauerstoff oxidiert, d.h. verbrannt werden.
- Weiterhin kann überschüssiges Silizium im SiC Pulver beispielsweise durch Behandlung mit Flusssäure (HF), oder Ammoniumfluorid (NH4F) entfernt werden.
- In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden die porösen Graphitstücke zu weniger als 100% in SiC Pulver umgewandelt, wobei anschließend der Rest-Kohlenstoff unter Zufuhr von Sauerstoff bei >500°C oxydiert wird, so dass reines SiC übrigbleibt.
- Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
- Für die Herstellung von hochreinem Siliziumcarbid-Pulver werden als Ausgangsstoff bevorzugt handelsübliche organische Verpackungschips verwendet, die auf der Basis von Stärke, bevorzugt Mais- oder Kartoffelstärke, gemischt mit PVA (Polyvinylalkohol) oder VA (Vinylalkohol) als Kleber, sowie Wasser und Talg zu einem Brei geformt und durch Extrudieren mit einem üblichen Extruder hergestellt worden sind. Es handelt sich somit um einen kostengünstig hergestellten Ausgangsstoff auf rein organischer Basis, wobei die organischen Verpackungschips leicht grün, weiß oder gelb gefärbt sind, um diese von Polystyrolchips unterscheiden zu können.
- Diese Verpackungschips werden als organisches Rohmaterial in einen flachen, oben offenen Behälter eingefüllt, der anschließend in einem Ofen eingebracht und schrittweise auf eine Temperatur von 2.000 °C unter Zuführung von Schutzgas, oder im Vakuum zum Graphitieren der Verpackungschips aufgeheizt wird. Dabei entstehen aus den Verpackungschips poröse Graphitstücke, wobei gleichzeitig flüchtige Bestandteile der Verpackungschips, wie Wasser, entweichen.
- Anschließend wird in den Ofen Halogengas, hauptsächlich Chlor oder Fluor zur Reinigung der porösen Graphitstücke bei einer Temperatur von > 1.800°C eingeleitet, so dass Fremdmetalle aus den porösen Graphitstücken durch Bildung von Metallchlorid entfernt werden.
- Dieser Graphitierungs- und Reinigungsprozess kann einige Stunden in Anspruch nehmen, wobei das Aufheizen des Ofens auf die Graphitierungstemperatur in Schritten erfolgen sollte.
- Nach Abschluss des Reinigungsprozesses werden die porösen Graphitstücke im Ofen in ein pulveriges Siliziumcarbid umgewandelt, indem SiO mit Argon als Trägergas bei einer Temperatur von >1.200°C bei einem Druck von 30 mbar oder höher zugeführt wird.
- Dazu wird vor der Umwandlung in Siliziumkarbid pulveriges SiO in den Ofen eingebracht, das bei >1.200°C sublimiert, also gasförmig wird, wobei sich bei der Umwandlung des Kohlenstoffs in SiC gleichzeitig CO (Kohlenmonoxid) bildet.
- Die Umwandlung in Siliziumcarbid erfolgt in einem Langzeitprozess, der etliche Stunden dauern kann. In Abhängigkeit von der Größe des Ofens und der Menge des umzuwandelnden Materials kann der Prozess 50 bis 100 Stunden dauern.
- Es versteht sich, dass anstelle der organischen Verpackungschips auch Stärke, wie Mais- oder Kartoffelstärke, mit einem PVA Klebstoff gemischt, als organischer Ausgangsstoff verwendet werden kann. Dieses organische poröse Ausgangsmaterial kann dann wie vorstehend beschrieben, zu Siliziumcarbid weiterverarbeitet werden.
- Die Umwandlung in Siliziumcarbid erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von 1.520°C und bei einem Druck von 950 mbar.
- Für den Fall, dass nach der Umwandlung in SiC noch freies Silizium oder Kohlenstoff vorhanden ist, kann in einer Nachbehandlung des Pulvers bei > 500°C vorgenommen werden, so dass der freie Kohlenstoff mit Sauerstoff oxydiert wird. Falls der Anteil von freiem Silizium zu hoch sein sollte, kann auch eine Nachbehandlung durch Ätzen mit Flusssäure oder Ammoniumfluorid erfolgen.
- Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von reinem SiC besteht darin, zunächst die porösen Graphitstücke nicht zu 100% in SiC Pulver umzuwandeln und anschließend den Rest-Kohlenstoff durch Oxydation zu entfernen.
- Hierfür wäre allerdings ein geeigneter Ofen genutzt werden, der rein ist und gegen Sauerstoff beständig ist.
- In einer besonderen Variante der Erfindung werden die porösen Graphitstücke zu weniger als 100% in SiC Pulver umgewandelt und anschließend der verbleibende Rest-Kohlenstoff unter Zufuhr von Sauerstoff bei >500°C oxydiert, so dass reines SiC übrigbleibt.
Claims (9)
- Verfahren zum Herstellen von hochreinem Siliziumcarbid-Pulver, gekennzeichnet durch Einfüllen von auf Stärke basierenden Verpackungschips oder expandierter Stärke als organisches Rohmaterial in einen oben offenen Behälter; Einbringen des mit dem Rohmaterial gefüllten Behälters in einen Ofen und schrittweises Aufheizen der Verpackungschips, oder der expandierten Stärke auf eine Temperatur von 2.000°C unter Zuführung von Schutzgas oder im Vakuum zum Graphitieren der Verpackungschips oder der expandierten Stärke in poröse Graphitstücke; Zuführen von Halogengas in den Ofen zur Reinigung der porösen Graphitstücke bei einer Temperatur von > 1.800°C zur Entfernung von Fremdmetallen aus den porösen Graphitstücken durch Bildung von Metallchlorid, und Umwandeln der porösen Graphitstücke in pulveriges Siliziumcarbid durch Zuführen SiO mit Argon als Trägergas bei einer Temperatur von >1.200°C bei einem Druck von 30 mbar oder höher.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Rohmaterial reine oder mit einem PVA Kleber gemischte Maisstärke verwendet wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung in Siliziumcarbid bei einer Temperatur von 1.520°C erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umwandeln in Siliziumcarbid bei einem Druck von 950 mbar vorgenommen wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung in Siliziumcarbid in einem Langzeitprozess erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen des Ofens auf die Graphitierungstemperatur in Schritten erfolgt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass das SiC Pulver zur Beseitigung von überschüssigem Kohlenstoff bei >500°C unter Zufuhr von Sauerstoff oxidiert wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass das SiC Pulver zur Beseitigung von überschüssigem Silizium mit Flusssäure (HF) oder Ammoniumfluorid (NH4F) behandelt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Graphitstücke zu weniger als 100% in SiC Pulver umgewandelt und anschließend der Rest-Kohlenstoff unter Zufuhr von Sauerstoff bei >500°C oxydiert wird.
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|---|---|---|---|---|
| EP0403887A1 (de) | 1989-06-20 | 1990-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen von einkristallinem Siliziumkarbid |
| DE69019339T2 (de) | 1989-01-11 | 1995-09-14 | Dow Chemical Co | Verfahren zum herstellen von siliciumkarbid. |
| DE19537430A1 (de) | 1995-05-31 | 1996-12-05 | Bridgestone Corp | Verfahren zum Herstellen von hochreinem Siliciumcarbidpulver zur Herstellung eines Siliciumcarbid-Einkristalls und ein Einkristall |
| DE69704638T2 (de) | 1996-02-29 | 2001-08-30 | Bridgestone Corp | Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Siliciumcarbid |
| DE102008042499A1 (de) | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliciumcarbid aus Kohlenhydraten und Siliciumoxid durch Kalzinierung |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101931163B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2018-12-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화 규소 제조장치 및 제조방법 |
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| KR20200058920A (ko) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 주식회사 엘지화학 | 황-탄소 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 |
-
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69019339T2 (de) | 1989-01-11 | 1995-09-14 | Dow Chemical Co | Verfahren zum herstellen von siliciumkarbid. |
| EP0403887A1 (de) | 1989-06-20 | 1990-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen von einkristallinem Siliziumkarbid |
| DE19537430A1 (de) | 1995-05-31 | 1996-12-05 | Bridgestone Corp | Verfahren zum Herstellen von hochreinem Siliciumcarbidpulver zur Herstellung eines Siliciumcarbid-Einkristalls und ein Einkristall |
| DE69704638T2 (de) | 1996-02-29 | 2001-08-30 | Bridgestone Corp | Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Siliciumcarbid |
| DE102008042499A1 (de) | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliciumcarbid aus Kohlenhydraten und Siliciumoxid durch Kalzinierung |
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