DE1268931B

DE1268931B - Verfahren zur Herstellung von duennen Metallboridschichten auf metallischen und nichtmetallischen Traegern

Info

Publication number: DE1268931B
Application number: DE19651268931
Authority: DE
Inventors: Karl Georg Knauff
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-06-11
Filing date: 1965-06-11
Publication date: 1968-05-22

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ÄT^SS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C23f

Deutsche KL: 48 dl - 7/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 68 931.5-45
11.Juni 1965
22. Mai 1968

Dünne Boridschichten lassen sich im allgemeinen durch herkömmliche Verfahren, wie z. B. Aufdampfen, nicht herstellen. Dies rührt daher, daß die meisten Boride äußerst schwer flüchtig sind und bei den erforderlichen hohen Temperaturen bereits starker thermischer Dissoziation unterliegen. Daher haben die solchermaßen aufgedampften Schichten in der Regel Undefinierte und unreproduzierbare Zusammensetzungen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Gegenständen, die aus einem metallischen und nichtmetallischen Träger bestehen, auf dem eine dünne Schicht einer Borverbindung angebracht ist.

Gemäß der Erfindung werden solche Gegenstände dadurch erhalten, daß ein Träger im Vakuum durch Aufdampfen mit einer dünnen Schicht von Zirkon, Titan, Hafnium, Thorium, Lanthan, den seltenen Erdmetallen, Vanadium, Tantal, Chrom, Nickel, Eisen, Platin oder den Platinmetallen überzogen wird, wonach der mit der Metallschicht überzogene Träger mit einer flüchtigen Borwasserstoffverbindung unter Erhitzung auf eine Temperatur, bei der sich die Borwasserstoffverbindung noch nicht pyrolytisch zersetzt, in Berührung gebracht wird. Für diese Umsetzung eignen sich solche Metalle, die imstande sind, Hydride zu bilden oder Wasserstoff auf Zwischengitterplätzen aufzunehmen.

Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Bildung von Borverbindungen auf diesem Wege wahrscheinlich unter Bildung einer intermediären Metallwasserstoffverbindung oder -lösung erfolgt, die die Bildung der Borverbindung und die Zersetzung der Borwasserstoffverbindung katalysiert. Es stellt sich nämlich heraus, daß bereits bei mäßiger Erhitzung die Reaktion schnell und quantitativ verläuft, wobei die Reaktionstemperatur erheblich niedriger als die Temperatur ist, bei der sich die betreffenden Boride unmittelbar aus den Elementen bilden können.

Bei der der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchung stellte es sich heraus, daß ζ. B. mit den Metallen Mo, W gemäß dem Verfahren nach der Erfindung keine Boride erhalten wurden.

Das Verfahren nach der Erfindung wird vorzugsweise unter Anwendung eines niedrigen Druckes der Borwasserstoffverbindung durchgeführt. Es stellte sich nämlich heraus, daß bei hohem Druck auf den Metallschichten Borschichten abgelagert werden, die bei den angewendeten verhältnismäßig niedrigen Temperaturen nicht oder nicht schnell genug mit dem Metall reagieren. Auch ist es bei diesen niedrigen Drücken besser möglich, die Reaktion in die gewünschte Riehtung zu lenken. Üblicherweise finden Drücke zwischen 0,01 und 1 mm Hg Anwendung.

Verfahren zur Herstellung von dünnen
Metallboridschichten auf metallischen
und nichtmetallischen Trägern

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Auer, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Karl Georg Knauff, 5100 Aachen

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich insbesondere zum Umwandeln solcher Metallschichten in Metallboride, die bei einer Temperatur, bei der das Metall unmittelbar mit Bor reagieren würde, welche Temperatur im allgemeinen weit oberhalb der beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Temperatur liegt, Rekristallisationserscheinungen zeigen, die bei der angewandten Dicke der Schicht nicht zu einer zusammenhängenden, aus Kristallagglomeraten bestehenden Schicht führen würden.

Flüchtige Borwasserstoffverbindungen, die beim Verfahren nach der Erfindung Verwendung finden können, sind z. B. Diboran (B₂H₆), Tetraboran (B₄H₁₀), Pentaboran (B₅H₉), Decaboran (B₁₀H₁₄).

Ausführungsbeispiel

Eine Zirkoniumschicht mit einer Dicke von 200 Ä, die durch Aufdampfen auf einem Träger angebracht worden war, wird in einem abgeschlossenen Raum mit einer Diboranatmosphäre mit einem Druck von 0,1 mm erhitzt. Bei einer Temperatur von 220° C setzt die Reaktion ein, die bei weiterer Erhitzung auf 3 50° C in wenigen Minuten ganz beendet ist. Es ist eine dünne zusammenhängende ZrB₂-Schicht entstanden.

Durch Änderung der Reaktionsbedingungen kann ebenfalls ZrB oder ZrB₁₂ hergestellt werden.

Die Reaktion fängt bei den nachstehenden Metallen bei den jeweils angegebenen Temperaturen in einer

809 550/451

Diboranatmosphäre mit einem Diborandruck von 0,1 mm an:

Zirkon 22O⁰C
Titan 170° C
Lanthan 400⁰C

Die Reaktion kann auch in einer strömenden Atmosphäre einer Borwasserstoffverbindung durchgeführt werden. Die gemäß dem Verfahren erhaltenen dünnen Metallboridschichten können z. B. als Widerstandsschicht, Sekundärelektronenemissionsschicht, selektiver Reflektor usw. Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer dünnen Metallboridschicht auf metallischen und nichtmetallischen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger im Vakuum durch Aufdampfen mit einer dünnen Schicht von Zirkon, Titan, Hafnium, Thorium, Lanthan, den seltenen Erdmetallen, Vanadium, Tantal, Chrom, Nickel, Eisen, Platin oder den Platinmetallen überzogen wird, wonach der mit der Metallschicht überzogene Träger mit einer flüchtigen Borwasserstoffverbindung unter Erhitzung auf eine Temperatur, bei der sich die Borwasserstoffverbindung noch nicht pyrolytisch zersetzt, in Berührung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Borwasserstoffverbindung mit einem Druck zwischen 0,01 und 1 Torr verwendet wird.