KR101101197B1 - 플라즈마젯에 의한 탄화규소(ＳｉＣ) 분말 합성장치 및 합성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마젯에 의한 탄화규소(SiC) 분말 합성장치에 관한 것으로, 탄화규소(SiC) 분말 합성장치에 있어서, 내부에 진공분위기를 형성하기 위해 진공펌프를 포함하는 소정 크기의 챔버, 상기 챔버 내부에서 플라즈마 발생을 위해 전원을 공급받고, 메틸트리클로로실란(CH₃Cl₃Si ; MTS)을 포함하는 혼합가스를 혼합가스 노즐을 통해 공급받고, Ar을 포함하는 반응가스를 반응가스 노즐을 통해 공급받아 아크 플라즈마를 발생시키는 플라즈마토치 및 상기 챔버 선단에 구비되어 합성된 탄화규소 분말을 크기별로 수집하는 사이클론을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 플라즈마젯에 의해 메틸트리클로로실란과 CH₄를 합성하여 챔버 내부에서 탄화규소 나노분말을 제조할 수 있다.

탄화규소, 나노분말, 플라즈마, CH4, MTS, 메탈트리클로롤실란

Description

플라즈마젯에 의한 탄화규소(ＳｉＣ) 분말 합성장치 및 합성방법{Synthesis system for SiC particles by plasma(jet) and synthesis methods}

본 발명은 플라즈마젯에 의한 탄화규소(SiC) 분말 합성장치 및 합성방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 플라즈마를 이용하고 고온에서 메틸트리클로로실란(CH₃Cl₃Si ; MTS)과 CH₄에 의해 SiC를 합성하는 합성장치 및 합성방법 관한 것이다.

탄화규소(Silicon carbide, SiC)는 물리/화학적으로 안정하고 내열성과 열전도성이 좋아 고온 안정성과 고온 강도가 매우 우수하며 내마모성이 높은 특성을 가지고 있어 고온 재료, 고온 반도체, 반도체용 치구, 내마모성 재료, 자동차 부품, 화학공장의 내식성 또는 내약품성 부품 또는 전자부품 등을 제조하는데 주로 사용된다. 특히 나노 크기의 탄화규소 분말의 경우 마이크로 분말 보다 표면 에너지가 높고, 이로 인해 소결성이 우수하여 저온에서도 치밀한 탄화규소 제품을 제조할 수 있으며, 각종 나노 복합재료의 강화재로 널리 사용되는 장점이 있다.

또한, SiC는 예를 들어 핵융합로 블랑켓 구조재료 및 플라즈마 대향재료 등 핵융합로의 건설에서 고온/저방사화 구조재료로 사용하기 위한 것으로 판단된다. 핵융합 용도에서, SiC는 핵융합로용 타일형 구조블록으로 몰딩 될 수 있는 분말형태로 제조되어야 유리하다.

따라서 몰딩공정 중에 매우 컴팩트한 구조 재료를 제공하는 이점을 갖는 SiC 나노분말의 합성기술 개발 수요가 증대되고 있는 실정이다.

이전의 연구에 따르면, SiC 나노분말은 플라즈마, 레이저 및 마이크로파를 이용하는 기상반응 합성 및 졸겔법 등의 다양한 방법을 통해 합성할 수 있다.

하지만, 기존의 SiC 나노분말 합성을 위한 다양한 기술들은 그에 따른 문제점이 따르며, 이를 해결하기 위한 보다 효과적이고 낮은 입경을 가지는 탄화규소 나노분말 제조기술이 필요한 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 플라즈마젯을 이용하여 보다 효과적이고 낮은 입경을 가지는 탄화규소 분말 합성장치 및 합성방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탄화규소(SiC) 분말 합성장치에 있어서, 내부에 진공분위기를 형성하기 위해 진공펌프를 포함하는 소정크기의 챔버, 상기 챔버 내부에서 플라즈마 발생을 위해 전원을 공급받고, 메틸트리클로로실란(CH₃Cl₃Si ; MTS)을 포함하는 혼합가스를 혼합가스 노즐을 통해 공급받고, Ar을 포함하는 반응가스를 반응가스 노즐을 통해 공급받아 아크 플라즈마를 발생시키는 플라즈마토치 및 상기 챔버 선단에 구비되어 합성된 탄화규소 분말을 크기별로 수집하는 사이클론을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플라즈마토치는, 170 내지 210A의 아크전류를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반응가스는, Ar과 H₂의 혼합물 그리고/또는 Ar과 CH₄의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합가스는, 메틸트리클로로실란과 Ar가스의 혼합물로 이루어지 는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 챔버는, 수냉식 냉각수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 챔버는, 스텐레스스틸 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 100 내지 600Torr의 압력내에서 탄화규소 분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 탄화규소(SiC) 분말 합성방법에 있어서, 내부에 진공분위기를 형성하는 챔버 내에서 플라즈마 발생을 위해 전원을 공급받고, 메틸트리클로로실란(MTS)을 포함하는 혼합가스를 노즐을 통해 공급받으며, Ar을 포함하는 반응가스를 노즐을 통해 공급받아 아크 플라즈마를 발생시키는 플라즈마토치에 의해 챔버내에서 탄화규소 분말(또는 나노분말)을 합성시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 미세한 베타상 다결정을 포함하는 다량의 SiC 나노분말을 생산할 수 있는 이점이 있다.

또한, 100nm 이하의 탄화규소 나노분말을 제조할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마젯에 의한 탄화규소 합성장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마젯에 의한 탄화규소 합성장치의 개략적인 구성도, 도 2는 반응가스로 공급된 Ar 및 Ar과 H₂의 혼합으로 이루어진 반응스로 아크전류에서 합성된 SiC 분말의 XRD패턴을 도시한 도면, 도 3은 Ar 및 CH₄를 반응가스로 사용한 것을 제외하고 도 2에 도시한 것과 동일한 아크전류에서 합성된 시료의 XRD패턴을 도시한 도면, 도 4는 아크전류 170A와 210A에서 반응가스에 CH₄를 첨가하여 합성된 SiC 분말의 FTIR 투과율 스펙트럼을 도시한 도면이다.

도 5는 아크전류 170A, 190A 및 210A의 조건하에서 각각 CH₄ 가스 없이 합성된 표면의 평면상 화상을 나타낸 도면, 도 6은 170A, 190A 및 210A의 아크전류에서 CH₄ 가스가 합성된 표면의 평면상 화상을 나타낸 도면, 도 7은 본 발명에 따른 모든 조건하에서 합성된 SiC 나노분말의 단면상 SEM화상을 나타낸 도면, 도 8 내지 도 9는 본 발명에 따라 최종적으로 베타-SiC가 생성된 결과를 SEM화상으로 나타낸 도면, 도 10은 도 8과 도 9에 따른 XRD를 이용한 성분 결과 그래프이다.

본 발명은 플라즈마를 이용해서 단일원 전구체인 메틸트리클로로실란(Methyltricholrosilane ; CH₃Cl₃Si ; MTS)을 고온 열분해 후 탄화규소(SiC : silicon carbide) 나노분말을 합성하는 것을 주요 기술적 요지로 한다.

본 발명에 따른 플라즈마젯(plasma jet)에 의한 탄화규소(SiC) 분말 합성장치는, 내부에 진공분위기를 형성하기 위해 진공펌프를 포함하는 소정크기의 챔버(100), 상기 챔버 내부에서 플라즈마 발생을 위해 전원을 공급받고, 메틸트리클 로로실란(MTS)을 포함하는 혼합가스를 노즐을 통해 공급받고, Ar을 포함하는 반응가스를 노즐을 통해 공급받아 아크 플라즈마를 발생시키는 플라즈마토치(200) 및 상기 챔버(100) 선단에 구비되어 합성된 탄화규소 나노분말을 분리하여 수집하는 사이클론(400)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

챔버(100)는 그 내부로 아크 플라즈마를 형성하여 탄화규소 나노분말 을 합성하기 위해 진공 분위기를 형성하는 소정 크기를 가지는 것으로, 내부 진공을 유지하기 위해 별도의 진공펌프가 구비된다.

상기 챔버(100)는 바람직하게는 스텐레스스틸 재질로 형성되며, 외측면이나 내측면으로 냉각수단(110)을 더 구비한다. 상기 냉각수단(110)은 수냉식 냉각방식으로써 수냉라인이 상기 챔버에 구비되어 냉각시키는 구조이다.

플라즈마토치(200)는 상기 챔버 내에 구비되어 전원을 공급받아 플라즈마를 발생시키게 된다. 본 발명에 따른 실시예로 전원은 60kW 수준을 유지하였으나, 이것은 당업자라면 다양한 시험을 통해 용이하게 변경할 수 있다.

이때 상기 플라즈마토치(200)의 전극사이로 혼합가스와 반응가스를 전극 사이에 구비된 혼합가스 노즐(210)과 반응가스 노즐(220)로 각각 공급한다.

본 발명의 주요 요지에 따라 상기 혼합가스는 메틸트리클로로실란(CH₃Cl₃Si)과 아르곤(Ar) 가스를 혼합시킨 혼합가스를 공급하고, 반응가스로써는 Ar과 H₂ 그리고/또는 Ar과 CH₄를 반응가스로 사용한다.

본 발명에 따른 바람직한 일실시예로 가스유량은 혼합가스 2 1/m이고, 반응 가스 50 1/m를 공급하고 분말 채취를 위해 Si 웨이퍼(1*5 cm²)를 상기 챔버(100)내에 구비된 기판 지지대에 설치하였다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예로 아크전류는 170A 내지 210A, 작동압력은 300Torr에서 10분의 합성시간을 가졌다.

한편, 상기 챔버의 선단으로는 사이클론(400)이 구비된다. 사이클론은 합성된 나노분말을 수집하기 위한 것으로, 나노분말을 크기별로 수집하는데 사용된다. 또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 외부로 분말이 나가는 것을 방지하기 위해 챔버 압력을 유지하는 진공펌프 전단에 백필터(bag-filter)가 구비되어 있다.

이러한 구성을 통해 메틸트리클로로실란과 아르곤(Ar) 가스를 혼합시킨 혼합가스와, 아르곤과 수소 그리고/또는 아르곤과 메탄으로 혼합된 반응가스를 상기 플라즈마토치 전극 사이로 공급하여 아크플라즈마를 발생시킨다.

다음으로 상술한 탄화규소 나노분말 장치를 통해 획득한 결과를 도 2내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

MTS의 비등점이 비교적 낮아서(66.4도) 실온에서도 기화속도가 높아질 수 있기 때문에 MTS를 단일원 전구체로 사용하였다. 분말의 결정구조(crystal structure)를 분석하기 위해 XRD와 푸리에변환적외선분광기(FTIR)를 사용하였다.

아크 전류에서 합성된 SiC 분말의 결정구조를 XRD에 의해 조사하기 위해 Si 웨이퍼로부터 합성된 막을 스칼펠로 긁어내어 분말형태로 수집하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 반응가스로 공급된 Ar 및 H₂의 혼합물과 Ar소멸 혼합물로 아크전류 (a)170a, (b)190A 및 (c)210A에서 합성된 SiC 분말의 XRD패턴을 나타낸 것이다. 상기 XRD패턴에서 명확한 10개의 피크를 다결정 베타-SiC 및 알파-SiC(2θ=43.3도에서만)에 배정하고 다결정 Si에도 배정하였다.

베타-SiC 피크가 알파-SiC 피크보다 많이 나타나는데, 이는 합성된 결정 SiC분말의 대부분이 베타상으로 존재하는 것을 나타낸다. 다결정 Si 피크는 높은 열플라즈마에서 합성되었을 때 SiC 생성에 필요한 반응에 관련된 가스비가 화학양론적으로 일치하지 못한 결과인 것으로 보여진다.

또한, Si 원자들은 Si-C 결합을 포함하는 기상 전구체 분자의 분해에 의해서도 발생되어 기상 전구체 분자의 분해에 의해서도 발생되어, 결국 플라즈마 열에너지의 영향에 의해 고배향 다결정 구조가 형성되었다. 아크전류가 170A에서 210A로 증가함에 따라 다결정 Si의 피크강도는 플라즈마 출력의 증가 때문에 비교적 감소하였다. 이 결과로부터 SiC 분말의 생성을 위한 최적의 반응조건 하에서 전극 사이에 공급된 아크전류는 합성된 분말의 결정도와 Si-C 결합 반응에 영향을 준다.

바람직하지 못한 Si 피크를 제거하기 위해 Ar 및 CH₄ 가스의 혼합물을 반응가스로서 사용하여 Si와 C의 화합을 향상시켰다. 도 3은 Ar 및 CH₄ 혼합물을 사용한 것을 제외하고는 도 2에 도시한 것과 동일한 아크전류에서 합성된 기판의 XRD패턴을 보여준다.

도 2의 (a)와 비교하여 도 3의 (a)는 SiC 피크강도가 비교적 증가된 것으로 나타났다. 190A에서 Si피크의 주위는 보다 낮은 2θ도에서 넓은 기준선으로 상당히 변화하였으며, 210A에서는 새롭게 형성된 넓은 피크의 강도가 비약적으로 증가하였다.

또한, 다결정 Si 피크가 사라졌으며, 베타상 SiC의 피크들만 남았지만 XRD 기준선은 기울어졌다. 이런 독특한 넓은 피크증가는 주로 무정형 C부분을 나타내는 것이다.

이러한 결과에 따르면, CH₄ 가스를 첨가하면 전구체의 분해로 생긴 과량의 Si 원자와 CH₄의 분해로 생긴 C 원자 사이의 반응을 향상시켜서 결국 Si 피크가 제거된다는 것을 보여준다. 이에 반하여 아크전류가 210A인 경우는 약 2θ=26도에서 무정형 C부분에 배정된 피크가 증가하였는데, 이는 반응 공간 내의 Si 원자가 부족하기 때문에 반응하지 않는 C원자가 과다하다는 것을 나타낸다.

또한, 베타-SiC 및 Si 분말 모두가 주로 합성되고, CH₄ 가스가 Si 피크의 제거에 중요한 역할을 하며, CH₄가 도입된 후에 무정형 C의 양이 증가한다는 것을 보여준다.

다음으로 기판상에 합성된 SiC 분말에 포함될 수 있는 화학적 성분 및 구조에 대한 정보를 얻기 위해 FTIR 분석을 실시하였다. 기판에 대한 데이터는 결과의 스펙트럼으로부터 뺀다.

도 4는 아크전류 170A, 210에서 반응가스에 CH₄를 첨가하여 합성된 SiC 분말의 FTIR 투과율 스펙트럼을 보여준다. 두 개의 FTIR 스펙트럼의 강도는 표준화하지 못하였다. 왜냐하면, 너무 연질이고 무정형이며 컴팩트성이 낮은 분말 형태의 성장 SiC층의 두께를 측정하는 것이 거의 불가능하기 때문이다.

이 스펙트럼에 따르면 -C-H_x(2800-3000 cm^-1 _), -Si-H_x(2080 cm^-1), -C-O-C(1700 cm^-1), -Si-CH_x(1410 및 1265 cm^-1), -Si-O_x 및/또는 -Si-CH_x(1050 cm^-1), -Si-H_x 및/또는 -Si-O_x (840 cm^-1), 및 -Si-CH_x(800 cm^-1)에 대응하는 몇 가지 특정 피크들을 보여준다. 이 스펙트럼에서 170A 및 210A에서 합성된 분말내에 Si-O_x가 존재하는 것이다.

170A에서 -Si-CH_x에 배정된 피크의 강도는 -Si-H_x 및/또는 -Si-O_x에 배정된 것보다 크다. 그 결과 아크전류의 증가에 의한 열플라즈마 에너지의 증가로 인해 활성화 Si 및 C 원자의 화합이 촉진된다는 것을 보여준다.

또한, 210A에서 -Si-CH_x(1410 및 1265 cm^-1) 및 -Si-CH_x(800 cm^-1) 피크강도 등의 SiC 관련 피크강도는 170A에서의 피크강도보다 증가한다. 이것은 높은 플라즈마 에너지에서 합성된 분말의 표면은 높은 표면에너지를 가져서 대기중의 O₂와 쉽게 반응할 수 있게 하며, 결국 분말표면상의 O농도가 증가된다는 사실로 설명할 수 있다.

합성된 SiC 분말의 표면형태에서 전술한 바와 같은 변화를 주사전자현미 경(SEM)을 통해 확인한 바를 도 5에 도시하였다. 170A, 190A 및 210A의 아크전류 조건하에서 각각 CH₄ 가스 없이 합성된 표면의 평면상 화상을 보여준다. 아크전류가 증가함에 따라서 SiC 및 Si의 다결정 복합체의 입자크기가 감소하는 반면, 합성된 분말의 양은 증가한다. 일반적으로 플라즈마 출력이 증가하면 합성 효율이 높아진다. 따라서, 입자 직경의 감소는 Si-C 결합 형성의 반응속도를 보다 빨리하여 얻을 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 아크전류가 CH₄ 가스의 첨가로 증가함에 따라서 입자 직경이 도 5에 보다 비약적으로 감소된다. 최저입경은 CH₄ 가스의 존재하의 모든 아크전류 조건에서 100nm 미만이었지만, 무정형 C를 갖는 유기질 부분이 남아있다.

도 7은 본 발명에서 적용된 모든 조건하에서 합성된 분말의 단면상 SEM 이미지를 보여준다. CH₄가 없으면 아크전류가 증가함에 따라서 SiC 나노분말은 크기가 감소하는 경향을 보여주며 컴팩트성이 낮은 SiC의 면상층(cotton-like layer)이 기판상에서 성장한다. 이는 플라즈마 출력이 증가함에 따라서 표면이 불안정하게 되며, 따라서 합성된 분말들은 Si 웨이퍼 표면에 도달하기 전에 SEM 화상으로 도시한 바와 같이 면상(cotton-like)외형을 갖는 기판상에 이미 흡수되거나 피착된 분말과 우선적으로 결합하게 된다.

이 결과로부터 SiC 나노분말을 합성시키는데 있어서 CH₄의 영향은 CH₄ 가스 및 아크전류의 조건에 의해 야기되는 높은 활성화 반응 때문에 CH₄가 없는 조건과 비교하여 분말의 직경에 영향을 줄 수 있다. 그러나 상기 XRD 및 FTIR 분석에서 언급한 바와 같이, C에서 풍부한 유기질 무정형 부분이 본 발명에 따른 나노분말에 존재한다.

따라서 본 발명에 의해 제조된 합성된 탄화규소 나노분말은 유기질 부분을 포함하는 다결정 SiC의 혼합물이라는 것을 알 수 있다.

결과적으로 플라즈마젯법에 의해 아크전류 170A, 190A 및 210A에서 전구체로서 유기금속 화합물과 반응가스인 Ar, H₂ 혼합물 또는 Ar CH₄ 혼합물을 사용하여 유기질 부분을 갖는 다결정 SiC 나노분말을 합성하면, 다결정 분말은 알파상과 베타상 SiC와 다결정 Si를 함유하였다. XRD 결과에 따르면 아크전류가 증가하면 SiC 분말의 발생이 증가된다는 것과 반응가스에 CH₄ 를 첨가하면 바람직하지 못한 다결정 Si가 제거되지만, 무정형 C를 갖는 유기질 부분의 양도 증가됨을 알 수 있다.

또한, FTIR 스펙트럼에 따르면 분말표면이 노출될 때 높은 표면에너지 때문에 대기중의 O₂와 쉽게 반응한다는 것을 알 수 있다.

또한, 도 3의 (c)에 도시한 XRD 패턴에 의해 증명된 바와 같이 -C-O-C-, -C-H_x, -Si-H_x 및 -Si-O_x 기를 포함하는 무정형 유기질 부분도 존재하였다. 분말의 사이즈는 아크전류와 CH₄ 가스의 첨가에 따라서 영향을 받았던 것으로 나타났다. 따라서, 아크전류와 첨가된 CH₄의 비율이 증가함에 따라서 합성된 분말의 사이즈가 감소 하는 경향을 보인 반면 합성속도는 증가한다.

또한, Si 웨이퍼 상의 분말층은 면(cotton)을 닮은 패턴으로 성장하였고, 그 성장속도는 플라즈마의 강도 및 반응가스의 조성에 의해 조절할 수 있다. SEM 결과에 따라 플라즈마에 의한 활발한 활성화에 의해 기판 상에 서로 연결된 작은 입자들의 생성을 촉진시킨다.

도 8 내지 도 9는 상술한 바와 같이 본 발명의 기술적 구성에 따라 탄화규소 분말 제조과정을 거쳐 최종적으로 베타-SiC가 생성된 결과를 SEM 이미지로 보여주고 있다. 이를 XRD로 확인한 결과 도 10에 도시된 패턴과 같은 결과를 보여주고 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 플라즈마젯에 의한 100nm 이하의 탄화규소 나노분말을 제조할 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마젯에 의한 탄화규소 합성장치의 개략적인 구성도,

도 2는 반응가스로 공급된 Ar 및 Ar과 H₂의 혼합으로 이루어진 반응으로 아크전류에서 합성된 SiC 분말의 XRD패턴을 도시한 도면,

도 3은 Ar 및 CH₄를 반응가스로 사용한 것을 제외하고 도 2에 도시한 것과 동일한 아크전류에서 합성된 시료의 XRD패턴을 도시한 도면,

도 4는 아크전류 170A와 210A에서 반응가스에 CH₄를 첨가하여 합성된 SiC 분말의 FTIR 투과율 스펙트럼을 도시한 도면,

도 5는 아크전류 170A, 190A 및 210A의 조건하에서 각각 CH₄ 가스 없이 합성된 표면의 평면상 화상을 나타낸 도면,

도 6은 170A, 190A 및 210A의 아크전류에서 CH₄ 가스가 합성된 표면의 평면상 화상을 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 모든 조건하에서 합성된 SiC 나노분말의 단면상 SEM화상을 나타낸 도면,

도 8 내지 도 9는 본 발명에 따라 최종적으로 베타-SiC가 생성된 결과를 SEM화상으로 나타낸 도면,

도 10은 도 8과 도 9에 따른 XRD를 이용한 성분 결과 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 챔버 110 : 냉각수단

200 : 플라즈마토치 210 : 혼합가스 노즐

220 : 반응가스 노즐 300 : 기판

310 : 기판지지대 400 : 사이클론

Claims (11)

1. 탄화규소(SiC) 분말 합성장치에 있어서,

   내부에 진공분위기를 형성하기 위해 선단으로 백필터(bag-filter)가 구비된 진공펌프를 포함하는 소정크기의 챔버;

   상기 챔버 내부에서 플라즈마 발생을 위해 전원을 공급받고, 메틸트리클로로실란(CH₃Cl₃Si ; MTS)을 포함하는 혼합가스를 혼합가스 노즐을 통해 공급받고, Ar을 포함하는 반응가스를 반응가스 노즐을 통해 공급받아 아크 플라즈마를 발생시키는 플라즈마토치; 및

   상기 챔버 선단에 구비되어 합성된 탄화규소 분말을 크기별로 수집하는 사이클론;을 포함하며,

   상기 플라즈마토치는 170 내지 210A의 아크전류를 사용하고,

   상기 반응가스는 Ar과 H₂의 혼합물 그리고/또는 Ar과 CH₄의 혼합물로 이루어지며,

   상기 혼합가스는 메틸트리클로로실란과 Ar가스의 혼합물로 이루어지고,

   상기 챔버는 수냉식 냉각수단을 더 포함하며,

   상기 챔버는 스텐레스스틸 재질로 이루어지고,

   상기 진공챔버는 100 내지 600 Torr의 압력내에서 탄화규소 나노분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 플라즈마젯에 의한 탄화규소 분말 합성장치.
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