JPS6012306B2 - セラミツクをシリコンで被覆する方法 - Google Patents
セラミツクをシリコンで被覆する方法Info
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- JPS6012306B2 JPS6012306B2 JP51126344A JP12634476A JPS6012306B2 JP S6012306 B2 JPS6012306 B2 JP S6012306B2 JP 51126344 A JP51126344 A JP 51126344A JP 12634476 A JP12634476 A JP 12634476A JP S6012306 B2 JPS6012306 B2 JP S6012306B2
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Classifications
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
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-
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L31/03921—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic Table
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミック材料を均一なシリコン層で被覆する
方法に関する。
方法に関する。
多結晶シリコン薄膜はセラミックを含む種々の基板にス
パッタ‐又は化学的付着方法により、蒸着されうるが、
これにより得られた層の粒子サイズはも太陽電池を効率
よく働かせるにはまだ小さし、。
パッタ‐又は化学的付着方法により、蒸着されうるが、
これにより得られた層の粒子サイズはも太陽電池を効率
よく働かせるにはまだ小さし、。
融解シリコン中に、これと同様の熱膨張特性を有する廉
価なセラミック基板を浸すことによって、核基板上にシ
リコンを被覆する方法は禾だ知られていない。
価なセラミック基板を浸すことによって、核基板上にシ
リコンを被覆する方法は禾だ知られていない。
グラフアィトやカーボンの如き物質はシリコンにぬれる
（Ｗｅｔ）から、浸涜被覆（ｄｉｐｃｏａｔｉｎｇ）が
可能であるけれども、熱膨張率が大きく違うために、変
形やひび割れを起す。セラミック基板はシリコンと同様
の熱蝿鞍張率を有するものを選ぶことができる。しかし
ながら、セラミックは融解シリコンにぬれないから、被
覆は生じない。本発明によれば、セラミックをシリコン
に浸す前にカーボン層を表面に被覆させれば、セラミッ
ク基板を融解シリコンに浸し、次いでそれから引き出す
ことによって、該セラミック基板にはシリコンの薄膜が
形成される。
（Ｗｅｔ）から、浸涜被覆（ｄｉｐｃｏａｔｉｎｇ）が
可能であるけれども、熱膨張率が大きく違うために、変
形やひび割れを起す。セラミック基板はシリコンと同様
の熱蝿鞍張率を有するものを選ぶことができる。しかし
ながら、セラミックは融解シリコンにぬれないから、被
覆は生じない。本発明によれば、セラミックをシリコン
に浸す前にカーボン層を表面に被覆させれば、セラミッ
ク基板を融解シリコンに浸し、次いでそれから引き出す
ことによって、該セラミック基板にはシリコンの薄膜が
形成される。
カーボン層は初めに融解シリコンと反応し、炭化ケイ素
（Ｓｉｃ）と呼ぶシリコンとカーボンとの化合物を生成
する。Ｓｉｃが生成すると、これは容易にシリコンにぬ
れる。セラミック基板が融解シリコンから引き上げられ
るとき、大きな粒子サイズのシリコン被覆層が形成され
る。該被覆層の厚さは基板の引き上げ速度と融解シリコ
ンの温度によって制御される。更に詳しく言えば「本発
明はセラミック基板を適度に炭化することと、セラミッ
ク基板を被覆する大面積のシリコン層を形成するために
用いられる温度と引き上げ速度とを開示する。融解シリ
コンから基板を引き上げて形成された多結晶層は、個々
のクリスタリットから成りト談クリスタリットのサイズ
はシリコン層の厚さよりも相当大きい。本発明の目的は
、太陽電池パネルに用いられる低価格、大面積の多結晶
シリコンもシートを得るために、太陽電池用の純粋な融
解シリコンで所定のセラミック３シートを浸溝被覆する
方法を提供するにある。
（Ｓｉｃ）と呼ぶシリコンとカーボンとの化合物を生成
する。Ｓｉｃが生成すると、これは容易にシリコンにぬ
れる。セラミック基板が融解シリコンから引き上げられ
るとき、大きな粒子サイズのシリコン被覆層が形成され
る。該被覆層の厚さは基板の引き上げ速度と融解シリコ
ンの温度によって制御される。更に詳しく言えば「本発
明はセラミック基板を適度に炭化することと、セラミッ
ク基板を被覆する大面積のシリコン層を形成するために
用いられる温度と引き上げ速度とを開示する。融解シリ
コンから基板を引き上げて形成された多結晶層は、個々
のクリスタリットから成りト談クリスタリットのサイズ
はシリコン層の厚さよりも相当大きい。本発明の目的は
、太陽電池パネルに用いられる低価格、大面積の多結晶
シリコンもシートを得るために、太陽電池用の純粋な融
解シリコンで所定のセラミック３シートを浸溝被覆する
方法を提供するにある。
シート状セラミックは基板材料として好適である。
一般的な金属は融解シリコン中で溶解したり、熱膨張率
が不適当であったりして、基板材料に適しない。シリコ
ンはグラフアイトやカーボンを極めて良くぬらすが、熱
膨は張率が大きく違うために、シート状のグラフアィト
やカーボンを用いると著しいゆがみが生じる。セラミッ
クの熱膨張特性は、セラミックを適当に処理することに
よってシリコンの熱膨張特性に適合させることができる
。僅かではあるが、市販のセラミックがこの条件を満し
ており、例えばムラィト（３Ａそ２ｏ３りるｉｏ２）、
ァルミナ（Ａそ２ｏ３）、ジルコニア（Ｚｒｏ２０Ｓｉ
ｏ２）がそれである。しかしながら、セラミックは融解
シリコンにぬれず、従ってぬらし作用（Ｗｅｔｔｉｎｇ
）を行う要素でセラミックを被覆することが必要である
。本発明者はカーボンでセラミックの表面を被覆するこ
と、この目的を達成できることを発見した。カーボンで
セラミック表面を被覆する過程、即ち炭化する過程（Ｃ
ａｒｂｏｎｉｚｉｎｇ）は、一実施例ではカーボンでセ
ラミックの表面を「ごしごしこする一過程を含み、これ
には余分のカーボン粉末を炭化させたセラミックを融解
シリコンに浸す前に掃き落す過程が伴う。
が不適当であったりして、基板材料に適しない。シリコ
ンはグラフアイトやカーボンを極めて良くぬらすが、熱
膨は張率が大きく違うために、シート状のグラフアィト
やカーボンを用いると著しいゆがみが生じる。セラミッ
クの熱膨張特性は、セラミックを適当に処理することに
よってシリコンの熱膨張特性に適合させることができる
。僅かではあるが、市販のセラミックがこの条件を満し
ており、例えばムラィト（３Ａそ２ｏ３りるｉｏ２）、
ァルミナ（Ａそ２ｏ３）、ジルコニア（Ｚｒｏ２０Ｓｉ
ｏ２）がそれである。しかしながら、セラミックは融解
シリコンにぬれず、従ってぬらし作用（Ｗｅｔｔｉｎｇ
）を行う要素でセラミックを被覆することが必要である
。本発明者はカーボンでセラミックの表面を被覆するこ
と、この目的を達成できることを発見した。カーボンで
セラミック表面を被覆する過程、即ち炭化する過程（Ｃ
ａｒｂｏｎｉｚｉｎｇ）は、一実施例ではカーボンでセ
ラミックの表面を「ごしごしこする一過程を含み、これ
には余分のカーボン粉末を炭化させたセラミックを融解
シリコンに浸す前に掃き落す過程が伴う。
カーボン被覆はエアー・ブラスト法によっても〜同等の
品質のものが得られ「さらに熱分解法の如き他の方法に
よっても得られる。本発明の一実施例で用いられたカー
ボンは、アメリカ合衆国ミシガン州ベイ市のウルトラ・
カーボン社が販売している「ウルトラ・カーボン」と呼
ばれるなのであるが、他の同等の品質のカーボンでも便
用できる。第１図はセラミック基板上に浸債被覆された
（ｄｉｐ−ｃｏａｔｅｄ）シリコン層のシートの断面を
示し「 奪０‘ま基板、１１はシリコン・カーバイドの
中間層、１２はシリコン層及び１３はシート状シリコン
。
品質のものが得られ「さらに熱分解法の如き他の方法に
よっても得られる。本発明の一実施例で用いられたカー
ボンは、アメリカ合衆国ミシガン州ベイ市のウルトラ・
カーボン社が販売している「ウルトラ・カーボン」と呼
ばれるなのであるが、他の同等の品質のカーボンでも便
用できる。第１図はセラミック基板上に浸債被覆された
（ｄｉｐ−ｃｏａｔｅｄ）シリコン層のシートの断面を
示し「 奪０‘ま基板、１１はシリコン・カーバイドの
中間層、１２はシリコン層及び１３はシート状シリコン
。
デバイスである。シリコン・カーバイド層の厚さとシリ
コン層の厚乳ま、分りやすくするために誇張して示され
ている。本発明者の研究に塞いて、ディップＧコーティ
ング法則ち浸濃被覆法によりセラミック基板上に約４〜
５ミクロンの厚さで、かつ強く接着した炭化ケイ素の薄
層が形成されることが明らかとなった。本発明方法は、
このセラミックへの炭素の被覆を特徴とする。炭化ケイ
素の被覆層はセラミックに強く接着し〜被覆後に加熱し
たり、冷却したりしても、この接着状態には何ら影響は
及ばない。ディップ。
コン層の厚乳ま、分りやすくするために誇張して示され
ている。本発明者の研究に塞いて、ディップＧコーティ
ング法則ち浸濃被覆法によりセラミック基板上に約４〜
５ミクロンの厚さで、かつ強く接着した炭化ケイ素の薄
層が形成されることが明らかとなった。本発明方法は、
このセラミックへの炭素の被覆を特徴とする。炭化ケイ
素の被覆層はセラミックに強く接着し〜被覆後に加熱し
たり、冷却したりしても、この接着状態には何ら影響は
及ばない。ディップ。
コーティング法による成長機構の一例によれば「融解シ
リコンが基板と接触するようになる点で、基板の引き上
げ中にメニスカスを形成することが非常に重要である。
融解シリコンは「セラミック基板上に前もって形成され
た炭化ケイ素をぬらし（Ｗｅｔ）、このぬらし作用が融
解シリコンの大きな表面張力（７２０ダイン／抑）と結
合して、基板の引き上げ中に融解シリコンから２〜３ミ
リメ−トルの高さのメニスカスを導き出す。基板上への
シリコンの実際の結晶形成は、このメニスカスの中で起
る。この成長過程と太陽電池材料の可能性を理解するに
は、メニスカスの頂点付近に通常起る固一液界面の理解
とその制御が鍵である。圃一液界面の外面形態は基板か
らの核形成よりも、前に成長したシリコン膜の核形成を
促進するように制御される。これによって層の厚さより
も大きなサイズのクリスタリツト（Ｃびｓｔａｌｌ船）
が得られる。
リコンが基板と接触するようになる点で、基板の引き上
げ中にメニスカスを形成することが非常に重要である。
融解シリコンは「セラミック基板上に前もって形成され
た炭化ケイ素をぬらし（Ｗｅｔ）、このぬらし作用が融
解シリコンの大きな表面張力（７２０ダイン／抑）と結
合して、基板の引き上げ中に融解シリコンから２〜３ミ
リメ−トルの高さのメニスカスを導き出す。基板上への
シリコンの実際の結晶形成は、このメニスカスの中で起
る。この成長過程と太陽電池材料の可能性を理解するに
は、メニスカスの頂点付近に通常起る固一液界面の理解
とその制御が鍵である。圃一液界面の外面形態は基板か
らの核形成よりも、前に成長したシリコン膜の核形成を
促進するように制御される。これによって層の厚さより
も大きなサイズのクリスタリツト（Ｃびｓｔａｌｌ船）
が得られる。
今までの実験結果によれば、クリスタリツトのサイズは
層の厚さよりもはるかに大きく、このことは前に成長し
たシリコンからの核形成が高度に起っていることを明確
に示している。この限度に於て、単結晶層に近づくシリ
コン材料は、前に成長したシリコン上にのみ核形成が起
るならば、得られるであろう。シリコンを鋳込む場合、
液体から固体への遷移が非常にゆっくり起った領域で、
より大きな結晶が通常発生することが観察できる。本発
明者の実験によれば、融解温度と融解物からの引き上げ
時間が、最終的に得られた層の結晶の大きさに影響する
ことが分った。例えば、引き上げ速度０．３肌′ｓｅｃ
で融解温度が融点よりも５℃高い場合、約１。５側の粒
子サイズのシリコン鋳物が得られ、この温度で引き上げ
速度を１．０伽′ｓｅｃに増加すると、粒子サイズは約
０．５側と減少した。
層の厚さよりもはるかに大きく、このことは前に成長し
たシリコンからの核形成が高度に起っていることを明確
に示している。この限度に於て、単結晶層に近づくシリ
コン材料は、前に成長したシリコン上にのみ核形成が起
るならば、得られるであろう。シリコンを鋳込む場合、
液体から固体への遷移が非常にゆっくり起った領域で、
より大きな結晶が通常発生することが観察できる。本発
明者の実験によれば、融解温度と融解物からの引き上げ
時間が、最終的に得られた層の結晶の大きさに影響する
ことが分った。例えば、引き上げ速度０．３肌′ｓｅｃ
で融解温度が融点よりも５℃高い場合、約１。５側の粒
子サイズのシリコン鋳物が得られ、この温度で引き上げ
速度を１．０伽′ｓｅｃに増加すると、粒子サイズは約
０．５側と減少した。
更に、この増加した引き上げ速度（１．瓜ネ′ｓｅｃ）
で、融解温度が融点よりも僅かに０．５午Ｃ高い場合、
粒子サイズは再び１．伍肋１こまで増加した。現在、０
．１の／ｓｅｃ〜１．０伽′ｓｅｃの引き上げ速度が用
いられており、最大のクリスタリットは遅い方の引き上
げ速度で得られる。同様に、この引き上げ速度と融解温
度は層の厚さに影響を及ぼし、引き上げ速度と融解温度
が高いほど薄い層を生じさせる。
で、融解温度が融点よりも僅かに０．５午Ｃ高い場合、
粒子サイズは再び１．伍肋１こまで増加した。現在、０
．１の／ｓｅｃ〜１．０伽′ｓｅｃの引き上げ速度が用
いられており、最大のクリスタリットは遅い方の引き上
げ速度で得られる。同様に、この引き上げ速度と融解温
度は層の厚さに影響を及ぼし、引き上げ速度と融解温度
が高いほど薄い層を生じさせる。
２５ムから１００ムまでの層の厚さが準備されたが、現
在では７５ムから１００ｒまでの厚さが「最良の層を生
じることが分かった。
在では７５ムから１００ｒまでの厚さが「最良の層を生
じることが分かった。
ディップ・コーティングは酸素のない雰囲気中で行われ
る。
る。
例えば、アルゴンが用いられ、良好な結果が得られた。
融解物から引き上げられると、被覆されたシートは十分
に冷却され、アルゴン雰囲気中から引き出されても、識
別できる程の二酸化ケイ素が形成されなくなる。このデ
ィップ・コーティング法によりシリコンが被覆されたセ
ラミックの標本シートは、１．５肌程の直径に十分に成
長させられた個々のクリスタリットを有する強い接着力
の薄いシリコン層を生じさせた。
融解物から引き上げられると、被覆されたシートは十分
に冷却され、アルゴン雰囲気中から引き出されても、識
別できる程の二酸化ケイ素が形成されなくなる。このデ
ィップ・コーティング法によりシリコンが被覆されたセ
ラミックの標本シートは、１．５肌程の直径に十分に成
長させられた個々のクリスタリットを有する強い接着力
の薄いシリコン層を生じさせた。
ディップ・コーティング法により形成された層の特徴は
、クリスタリットの平均面積が層の厚さよりも著しく大
きいことである。このことは、最小数の粒子境界を有す
る薄層材料を得ることが予定される場合には、重要な要
素である。本発明の特長は、ディップ法によって融解物
から不必要なシリコンが引き上げられないことにある。
太陽電池パネルに使用するために、セラミック基板の一
面にカーボン層を被覆させて、この基板層を融解シリコ
ンから引き上げれば、カーボン層で被覆された面にのみ
大きなクリスタリツトのシリコンからなる薄い被覆層１
２が形成される。この方法によって、目的に応じたシリ
コンのパターンがセラミック基板上に選択的に被覆され
る。本発明の一部を構成するものではないが、ディツプ
・コーティング法により形成されたセラミック・シート
の応用の１つは、シート状シリコン層に不純物を拡散す
ることによって浅いＰｎ接合を形成し、又はシリコン表
面に金属薄層を蒸着してショットキ・ダイオードを形成
することによって太陽電池を形成することである。この
ような構造は大面大電流の整流器を作るのにも用いられ
る。第２図と第３図はディツプ・コーティング法により
シリコンをセラミックに被覆するシート状シリコン成長
設備の概要図を示す。制御装置２１を有する抵抗炉２０
には、融解シリコンが投入されている。２３は融解シリ
コンの補給装置を示す。
、クリスタリットの平均面積が層の厚さよりも著しく大
きいことである。このことは、最小数の粒子境界を有す
る薄層材料を得ることが予定される場合には、重要な要
素である。本発明の特長は、ディップ法によって融解物
から不必要なシリコンが引き上げられないことにある。
太陽電池パネルに使用するために、セラミック基板の一
面にカーボン層を被覆させて、この基板層を融解シリコ
ンから引き上げれば、カーボン層で被覆された面にのみ
大きなクリスタリツトのシリコンからなる薄い被覆層１
２が形成される。この方法によって、目的に応じたシリ
コンのパターンがセラミック基板上に選択的に被覆され
る。本発明の一部を構成するものではないが、ディツプ
・コーティング法により形成されたセラミック・シート
の応用の１つは、シート状シリコン層に不純物を拡散す
ることによって浅いＰｎ接合を形成し、又はシリコン表
面に金属薄層を蒸着してショットキ・ダイオードを形成
することによって太陽電池を形成することである。この
ような構造は大面大電流の整流器を作るのにも用いられ
る。第２図と第３図はディツプ・コーティング法により
シリコンをセラミックに被覆するシート状シリコン成長
設備の概要図を示す。制御装置２１を有する抵抗炉２０
には、融解シリコンが投入されている。２３は融解シリ
コンの補給装置を示す。
２４はコンベヤで、コンベヤ・チェィン２５、基板用ハ
ンガー２６、及び制御装置３０を含み、炭化した基板を
上記設備内に運び込み、基板１３を適度な速度で融解シ
リコン２２中に浸し、適度な速度で融解シリコン２２か
ら引き出し、処理行程が他の基板に繰り返し施されるに
つれて、塗着された基板を運び去る。
ンガー２６、及び制御装置３０を含み、炭化した基板を
上記設備内に運び込み、基板１３を適度な速度で融解シ
リコン２２中に浸し、適度な速度で融解シリコン２２か
ら引き出し、処理行程が他の基板に繰り返し施されるに
つれて、塗着された基板を運び去る。
僅かに圧力を加えた部屋が、上記設備の入口と出口を形
成する。コンベヤ・チエインとチエイン・キヤリツジの
タイミングと速度は、シリコン成長条件によって広範囲
に決定される。第３Ａ図は同時に浸される一群のシート
を示す。
成する。コンベヤ・チエインとチエイン・キヤリツジの
タイミングと速度は、シリコン成長条件によって広範囲
に決定される。第３Ａ図は同時に浸される一群のシート
を示す。
コンベヤ・チェィンは必ずしも等速連行するものではな
く、プログラムされた連行をする。即ち、融解シリコン
中に一群のシートを浸している時間を×（例えば４町砂
）、該融解物からシートを引き上げる時間をＹ（例えば
１０硯砂）、及び次の一群のシートを浸すために位置づ
けるのに要する時間をＺ（例えば１項砂）というプログ
ラムを用いる。時間Ｙは融解物の温度の関数として変え
られる。シリコンの融解に要する熱量は大きく（３３７
ｃａｌ／ｇ）、従って複数の基板が同時に浸されても、
浸された基板を加熱するために融解物から引き出される
エネルギーは、該融解物を凝固させるのに必要なエネル
ギーのほんの一部にすぎない。このエネルギーは炉によ
って補充される。
く、プログラムされた連行をする。即ち、融解シリコン
中に一群のシートを浸している時間を×（例えば４町砂
）、該融解物からシートを引き上げる時間をＹ（例えば
１０硯砂）、及び次の一群のシートを浸すために位置づ
けるのに要する時間をＺ（例えば１項砂）というプログ
ラムを用いる。時間Ｙは融解物の温度の関数として変え
られる。シリコンの融解に要する熱量は大きく（３３７
ｃａｌ／ｇ）、従って複数の基板が同時に浸されても、
浸された基板を加熱するために融解物から引き出される
エネルギーは、該融解物を凝固させるのに必要なエネル
ギーのほんの一部にすぎない。このエネルギーは炉によ
って補充される。
第１図はセラミック基板を浸糟被覆したシリコン・シー
トの断面を示す。 第２図と第３図はシート状シリコン成長設備の概要図で
あり、第３Ａ図は該設備に於て同時に浸される一群のシ
ートを示す図である。 図に於て、１０．．・セラミック基板、１１・・・シリ
コン・カーバィド層、１２・・・浸済被覆シリコン層、
１３…シリコン・シート、２０・・・抵抗炉、２２・・
・融解シリコンである。ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．３Ａ
トの断面を示す。 第２図と第３図はシート状シリコン成長設備の概要図で
あり、第３Ａ図は該設備に於て同時に浸される一群のシ
ートを示す図である。 図に於て、１０．．・セラミック基板、１１・・・シリ
コン・カーバィド層、１２・・・浸済被覆シリコン層、
１３…シリコン・シート、２０・・・抵抗炉、２２・・
・融解シリコンである。ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．３Ａ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ムライト、アルミナおよびジルコニアからなるグル
ープから選択されたセラミツク基板を準備する過程と、
前記セラミツク基板の表面をカーボン層で被覆する過程
と、前記カーボン層で被覆されたセラミツク基板を、融
解シリコン中に浸す過程と、前記基板を融解シリコン中
から約０．１ｃｍ／ｓｅｃから約１ｃｍ／ｓｅｃの範囲
内の速度で引き上げる過程とからなることを特徴とする
セラミツクをシリコンで被覆する方法。 ２ 前記融解シリコンの温度はシリコンの融点よりも約
１℃から約１０℃高い範囲内の温度であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のセラミツクをシリコ
ンで被覆する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62544375A | 1975-10-24 | 1975-10-24 | |
| US625443 | 1975-10-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5290511A JPS5290511A (en) | 1977-07-29 |
| JPS6012306B2 true JPS6012306B2 (ja) | 1985-04-01 |
Family
ID=24506101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51126344A Expired JPS6012306B2 (ja) | 1975-10-24 | 1976-10-22 | セラミツクをシリコンで被覆する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4112135A (ja) |
| JP (1) | JPS6012306B2 (ja) |
| CA (1) | CA1081558A (ja) |
| DE (1) | DE2648053C2 (ja) |
| FR (1) | FR2328678A1 (ja) |
| GB (1) | GB1535451A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02111639U (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-06 | ||
| JPH0335206Y2 (ja) * | 1985-08-30 | 1991-07-25 | ||
| JPH0355367Y2 (ja) * | 1985-08-22 | 1991-12-10 | ||
| JPH0433043Y2 (ja) * | 1985-10-21 | 1992-08-07 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4128680A (en) * | 1977-06-03 | 1978-12-05 | Honeywell Inc. | Silicon coated ceramic substrate with improvements for making electrical contact to the interface surface of the silicon |
| GB2059292A (en) * | 1979-09-28 | 1981-04-23 | Honeywell Inc | Growing silicon films on substrates |
| US4251570A (en) * | 1979-11-19 | 1981-02-17 | Honeywell Inc. | Cold substrate growth technique for silicon-on-ceramic |
| US4252861A (en) * | 1979-09-28 | 1981-02-24 | Honeywell Inc. | Growth technique for silicon-on-ceramic |
| US4383130A (en) * | 1981-05-04 | 1983-05-10 | Alpha Solarco Inc. | Solar energy cell and method of manufacture |
| JPH02263780A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-26 | Teruyuki Tsunabuchi | 装飾用セラミックス製品の表面処理方法 |
| JPH06263568A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-20 | Japan Atom Energy Res Inst | 炭素系材料の耐酸化性改良法 |
| DE19834018C1 (de) * | 1998-07-28 | 2000-02-03 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zum Erzeugen einer Siliziumkarbid enthaltenden Schutzschicht |
| FR2831533B1 (fr) * | 2001-10-29 | 2004-07-30 | Commissariat Energie Atomique | Procede de metallisation et/ou brasage selectif par une composition de metallisation de pieces en ceramique oxyde non mouillable par ladite composition |
| US8092594B2 (en) * | 2005-06-17 | 2012-01-10 | Solarforce | Carbon ribbon to be covered with a thin layer made of semiconductor material and method for depositing a layer of this type |
| US7572334B2 (en) | 2006-01-03 | 2009-08-11 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for fabricating large-surface area polycrystalline silicon sheets for solar cell application |
| US7867932B2 (en) * | 2007-08-28 | 2011-01-11 | Corning Incorporated | Refractory glass ceramics |
| US9564629B2 (en) * | 2008-01-02 | 2017-02-07 | Nanotek Instruments, Inc. | Hybrid nano-filament anode compositions for lithium ion batteries |
| CN102037546B (zh) * | 2008-02-29 | 2014-01-29 | 康宁股份有限公司 | 制造纯净或掺杂的半导体材料的非负载的制品的方法 |
| US8968820B2 (en) * | 2008-04-25 | 2015-03-03 | Nanotek Instruments, Inc. | Process for producing hybrid nano-filament electrodes for lithium batteries |
| US7771643B1 (en) | 2009-02-27 | 2010-08-10 | Corning Incorporated | Methods of making an unsupported article of semiconducting material by controlled undercooling |
| US8540920B2 (en) * | 2009-05-14 | 2013-09-24 | Corning Incorporated | Methods of making an article of semiconducting material on a mold comprising particles of a semiconducting material |
| US8480803B2 (en) * | 2009-10-30 | 2013-07-09 | Corning Incorporated | Method of making an article of semiconducting material |
| US8591795B2 (en) * | 2009-12-04 | 2013-11-26 | Corning Incorporated | Method of exocasting an article of semiconducting material |
| US8242033B2 (en) * | 2009-12-08 | 2012-08-14 | Corning Incorporated | High throughput recrystallization of semiconducting materials |
| US20120027996A1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | Glen Bennett Cook | Mold shape to optimize thickness uniformity of silicon film |
| US10364195B2 (en) | 2014-07-28 | 2019-07-30 | Rolls-Royce Corporation | Braze for ceramic and ceramic matrix composite components |
| US10293424B2 (en) | 2015-05-05 | 2019-05-21 | Rolls-Royce Corporation | Braze for ceramic and ceramic matrix composite components |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2788297A (en) * | 1951-11-15 | 1957-04-09 | Myron A Coler | Process of impact coating solid insulators with transparent conductive coatings |
| US3027278A (en) * | 1957-04-22 | 1962-03-27 | Diversified Technology Inc | Carbon coating |
| US3137590A (en) * | 1960-07-19 | 1964-06-16 | Norton Co | Method of making cold ends for silicon carbide resistor bars |
| GB1113686A (en) * | 1964-10-23 | 1968-05-15 | Ass Elect Ind | Improvements in or relating to tantalum thin film electrical components |
| US3433682A (en) * | 1965-07-06 | 1969-03-18 | American Standard Inc | Silicon coated graphite |
| DE1266201B (de) * | 1966-01-11 | 1968-04-11 | Sigri Elektrographit Gmbh | Kohle- oder Graphitkoerper mit einer darauf aufgebrachten oxydationshemmenden Schutzschicht, sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| GB1185637A (en) * | 1966-06-22 | 1970-03-25 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to Nuclear Reactor fuel Elements |
| BE787964A (fr) * | 1971-08-24 | 1973-02-26 | Montedison Spa | Procede de preparation de membranes ou barrieres composites poreuses pour installations de diffusion gazeuse |
-
1976
- 1976-09-28 CA CA262,226A patent/CA1081558A/en not_active Expired
- 1976-10-12 GB GB42263/76A patent/GB1535451A/en not_active Expired
- 1976-10-22 JP JP51126344A patent/JPS6012306B2/ja not_active Expired
- 1976-10-22 FR FR7631959A patent/FR2328678A1/fr active Granted
- 1976-10-23 DE DE2648053A patent/DE2648053C2/de not_active Expired
- 1976-12-09 US US05/748,982 patent/US4112135A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0355367Y2 (ja) * | 1985-08-22 | 1991-12-10 | ||
| JPH0335206Y2 (ja) * | 1985-08-30 | 1991-07-25 | ||
| JPH0433043Y2 (ja) * | 1985-10-21 | 1992-08-07 | ||
| JPH02111639U (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2648053C2 (de) | 1985-09-05 |
| FR2328678B1 (ja) | 1983-01-21 |
| US4112135A (en) | 1978-09-05 |
| JPS5290511A (en) | 1977-07-29 |
| DE2648053A1 (de) | 1977-05-05 |
| FR2328678A1 (fr) | 1977-05-20 |
| CA1081558A (en) | 1980-07-15 |
| GB1535451A (en) | 1978-12-13 |
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