TWI735461B - 碳化矽/石墨複合物及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種包括(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料之碳化矽-石墨複合物，其中該內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，且其中石墨存在於該外部碳化矽基質材料中之包含物中。此材料可藉由在化學反應條件下使前驅體石墨物件與一氧化矽(SiO)氣體接觸來形成，該等化學反應條件可有效地將該前驅體石墨物件之外部部分轉化為石墨存在於內部包含物中之外部碳化矽基質材料，且其中該外部碳化矽基質材料及內部塊狀石墨材料在其間之界面區域處彼此相互滲透。此碳化矽-石墨複合物適用於如下應用中，諸如在製造太陽能電池或其他光學、光電、光子、半導體及微電子產品中之植入式硬遮罩，以及在諸如光束線總成、光束操控鏡頭、電離腔室襯墊、光束光闌及離子源腔室之離子植入系統材料、組件及總成中。

Description

碳化矽/石墨複合物及其製備方法
本發明係關於碳化矽/石墨複合物及包含該複合物之材料、物件及總成。
在LED之製造中(例如，在腔室中利用以供生長LED之晶座物件中)及諸如用於製造太陽能電池之植入式硬遮罩中之離子植入中及光束操控鏡頭、腔室襯墊、光束光闌及源極腔室中之離子植入機中利用石墨組件及總成。
在此等應用中，儘管石墨具有使其優越之相關特性，但其亦具有作為建構材料之缺陷，例如不適當化學抗性、摩擦特性及對粒子生成之易感性。藉助於說明，藉由在生長LED，尤其高亮度LED中所利用之許多工藝性化學品來侵蝕及腐蝕用於生長LED之石墨晶座。在離子植入中，由石墨或玻璃態碳-浸染之石墨形成之光束線易遭受腐蝕且因光束照射、濺鍍及剝蝕機制生成粒子。
在各種前述應用中，因碳化矽之有利的特性，包括硬度、化學抗性及有利的摩擦特性，已考慮此類石墨組件及總成上之碳化矽塗層。然而，由於其在變溫制度中需要熱穩定性且由於SiC及石墨在耐熱震性方面明顯地 不同，因此尚未成功地實施對應的經SiC塗佈之石墨結構。因此，由於與導致SiC斷裂之光束照射相關聯之較高熱震，離子植入機應用中之經SiC塗佈之石墨結構容易失效，且當即使經歷較小溫度變化時，在此等及其他應用中，SiC與石墨之間的熱膨脹係數(CTE)不匹配可實現自石墨基底材料分層SiC塗層。
因此，本領域繼續探尋用於此類應用之石墨物件及總成之改良。
本發明係關於碳化矽/石墨複合物及包含該複合物之材料、物件及總成。
在一個態樣中，本發明係關於一種碳化矽-石墨複合物，其包含(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料，其中該內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，且其中石墨存在於該外部碳化矽基質材料中之包含物中。
在另一態樣中，本發明係關於一種碳化矽-石墨複合物，其包含(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料，其中內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，且其中石墨存在於外部碳化矽基質材料中之包含物中；該碳化矽-石墨複合物藉由選自由以下各者組成之群之任何兩個或更多個特徵表徵：(i)該內部塊狀石墨材料之厚度與該外部碳化矽基質材料之厚度的比率在5至10,000之範圍內；(ii)該外部碳化矽基質材料具有在150μm至1000μm範圍內之厚度；(iii)該碳化矽-石墨複合物中之石墨之粒徑在5μm至20μm之範圍內；(iv)該碳化矽-石墨複合物之密度在1.6g/cc至2.4g/cc複合物之範圍 內；(v)該複合物之熱膨脹係數(CTE)在4×10-6/℃至6.5×10-6/℃之範圍內；(vi)該複合物之表徵參數CP在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1之範圍內；其中CP藉由關係式CP=Wg/[S/V]來定義，其中：Wg為經受與一氧化矽接觸以進行產生複合物之反應的石墨材料之重量增加百分比(%)；且S/V為產物複合物之表面積-體積比，其中S為以平方公分計之複合物之表面積，且V為以立方公分計之複合物之體積；(vii)該複合物上不含任何碳化矽罩蓋層；(viii)該複合物為玻璃狀無碳複合物；(ix)該複合物之形成包含該內部塊狀石墨材料之孔隙中之石墨粉顆粒之轉化結合；(x)該複合物不含游離矽；及(xi)該複合物摻雜有氮。
本發明之另一態樣係關於一種包含此碳化矽-石墨複合物之材料、物件或總成，例如用於製造太陽能電池之植入式硬遮罩或離子植入裝置材料、總成或組件，諸如光束線總成、光束操控鏡頭、電離腔室襯墊、光束光闌及源極腔室。
本發明之另一態樣係關於一種製備此碳化矽-石墨複合物之方法，其包含在化學反應條件下使石墨物件與一氧化矽(SiO)氣體接觸，該等化學反應條件可有效地將石墨物件之外部部分轉化為石墨存在於內部包含物中之外部碳化矽基質材料，且其中外部碳化矽基質材料及內部塊狀石墨材料在其間之界面區域處彼此相互滲透。
本發明之又一態樣係關於一種製備碳化矽-石墨複合物之方法，其包 含在化學反應條件下使石墨物件與一氧化矽(SiO)氣體接觸，該等化學反應條件可有效地將石墨物件之外部部分轉換為石墨存在於內部包含物中之外部碳化矽基質材料，且其中外部碳化矽基質材料及內部塊狀石墨材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，其中該等化學反應條件可有效地產生碳化矽-石墨複合物，其中該複合物藉由選自由以下各者組成之群之任何兩個或更多個特徵表徵：(i)該內部塊狀石墨材料之厚度與該外部碳化矽基質材料之厚度的比率在5至10,000之範圍內；(ii)該外部碳化矽基質材料具有在150μm至1000μm範圍內之厚度；(iii)該碳化矽-石墨複合物中之石墨之粒徑在5μm至20μm之範圍內；(iv)該碳化矽-石墨複合物之密度在1.6g/cc至2.4g/cc複合物之範圍內；(v)該複合物之熱膨脹係數(CTE)在4×10-6/℃至6.5×10-6/℃之範圍內；(vi)該複合物之表徵參數CP在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1之範圍內；其中CP藉由關係式CP=Wg/[S/V]來定義，其中：Wg為經受與一氧化矽接觸以進行產生複合物之反應的石墨材料之重量增加百分比(%)；且S/V為產物複合物之表面積-體積比，其中S為以平方公分計之複合物之表面積，且V為以立方公分計之複合物之體積；(vii)該複合物上不含任何碳化矽罩蓋層；(viii)該複合物為玻璃狀無碳複合物；(ix)該複合物之形成包含該內部塊狀石墨材料之孔隙中之石墨粉顆粒之轉化結合；(x)該複合物不含游離矽；且 (xi)該複合物摻雜有氮。
本發明之其他態樣、特徵及實施例將自隨後之說明書及所附申請專利範圍更加完全地顯而易見。
圖1為在200倍之放大倍數下之電子顯微圖(金相)，其展示本發明之碳化矽-石墨複合物之外部SiC基質材料及界面區域之微觀結構。顯微圖經標記以指示包含經反應轉化之石墨及底層塊狀石墨材料之外部SiC基質材料之大致厚度。如所說明，外部SiC基質材料含有石墨包含物且在界面處存在各自內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料之相互滲透。
圖2為在200倍之放大倍數下之電子顯微圖(金相)，其展示圖1之複合物之界面區域中的微觀結構，同樣涉及內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料之相互滲透。
圖3為在200倍之放大倍數下之電子顯微圖(金相)，其展示圖1複合物之外部SiC基質材料之上表面區域，展示此基質材料中之石墨包含物。
圖4為在100倍之放大倍數下之圖1之複合物之掃描電子顯微鏡(SEM)反向散射影像，其中該影像之光照區展示SiC且該影像之黑暗區展示C(石墨)，清楚地證明石墨包含物在外部SiC基質材料中。
圖5為在500倍放大倍數下圖1之複合物之界面區域的電子顯微照片，其展示外部SiC基質材料與塊狀石墨材料之相互滲透。
圖6為在500倍放大倍數下圖5之顯微照片之對應的基本映射，其中外部SiC基質材料經展示為較亮彩色材料，含有呈更暗彩色材料之石墨包含物。
圖7為在500倍放大倍數下圖5之顯微照片之對應的基本映射，其展示 複合物中之矽。
圖8為在500倍放大倍數下圖5之顯微照片之對應的基本映射，其展示複合物中之碳(石墨)。
圖9為在1000倍放大倍數下外部SiC基質材料之區域之反向散射影像，其藉由該影像之中心部分中之概述形狀分界，當進行EDX分析時，其展示在此類概述內之材料包含38.83wt.%之碳、5.60wt.%之氧及55.57wt.%之矽，由此反映複合物之外部SiC基質材料中之塊狀石墨相與碳化矽基質相之相互滲透。
圖10為核心由基底石墨材料(「SUPERSiC-GS」)形成的本發明之基底石墨材料(「石墨」)及碳化矽-石墨複合物之抗蝕性之圖表，其中根據以psi計之SiC噴砂氣壓之變化繪製以公克計之重量損失。
相關申請案之交叉引用
特此根據35 USC 119主張2015年8月20日申請之SILICON CARBIDE/GRAPHITE COMPOSITE AND ARTICLES AND ASSEMBLIES COMPRISING SAME之美國臨時專利申請案62207375及2015年12月9日申請之SILICON CARBIDE/GRAPHITE COMPOSITE AND ARTICLES AND ASSEMBLIES COMPRISING SAME之美國臨時專利申請案62265376之權益。出於所有目的，此類美國臨時專利申請案之揭示內容特此以全文引用之方式全部併入本文中。
本發明係關於碳化矽/石墨複合物及包含該複合物之物件及總成，諸如可用於製造LED、太陽能電池及光伏面板、平板顯示器及半導體及微電子產品。
在一個態樣中，本發明係關於一種碳化矽-石墨複合物，其包含(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料，其中該內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，且其中石墨存在於該外部碳化矽基質材料中之包含物中。
本發明之碳化矽-石墨複合物可以具有與石墨互混之碳化矽表層及底層石墨核心之各種形狀、形式及構形提供。與突然自高溫冷卻時將破裂或破碎的碳化矽相比，在熱電擊時此複合材料抗氧化及抗分層。
複合物可藉由化學蒸汽轉化以部分地將石墨之外部層轉化為碳化矽來形成，如下文中更充分描述。石墨之此部分轉化避免可在應力下分層之分離的碳化矽層之形成。此「外殼轉化」達成具有分別優於二者中之一者之優點且優於此前已知之經碳化矽塗佈產物之優點的單組件物件中之碳化矽及石墨之最有利的屬性。
由於與此類石墨及陶瓷材料相關之碳化矽-石墨複合物之更高效能及降低之成本特徵，此外殼轉化亦達成與可用於諸如離子植入設備之光束線結構之應用之石墨及其他陶瓷材料相比較低的經營成本。
除在離子植入工具中使用以外，碳化矽-石墨複合物在各種應用中具有實用性(例如，航空應用)，其中需要在極高溫度下短時間段(以分鐘為單位)的較高抗氧化性。
更具體言之，本發明之碳化矽-石墨複合物具有能使其在各種具體應用中使用之多種有利的屬性及效能特性。此複合物與固體碳化矽相比具有增加之耐熱震性。舉例而言，在200℃ ΔT至400℃ ΔT之範圍內之熱震層級(溫度變化，ΔT，以℃計)下，本發明之碳化矽-石墨複合物之撓曲強度已證實將在75.8kPa至124.1kPa(11,000psi至18,000psi)之範圍內。本發明之 碳化矽-石墨複合物具有類似於碳化矽之彼等的初始等離子體抗蝕性及實體抗磨損性。碳化矽-石墨複合物能夠與經轉化之人工製品保持緊密度容限。其具有比藉由化學蒸汽沈積所形成之經碳化矽塗佈之石墨更高的電導率。碳化矽-石墨複合物之碳化矽外殼比石墨上之習知化學蒸汽沈積塗層更厚。由於去除後轉化加工，該複合物實現低成本。碳化矽外殼之熱膨脹係數(CTE)匹配矽沈積及氮基沈積。碳化矽外殼比石墨底層硬得多，由此大體上實現延長組件壽命。
本發明之碳化矽-石墨複合物之示意性材料特性陳述於下表1中。
Figure 105126665-A0305-02-0010-1
本發明之碳化矽-石墨複合物可用於包含此複合物之對應的材料、物件及/或總成之廣泛的變體中。舉例而言，碳化矽-石墨複合物可用於植入式硬遮罩中以供用於製造太陽能電池或其他光學、光電、光子、半導體及微電子產品。碳化矽-石墨複合物亦可作為離子植入裝置材料、總成或組件用於離子植入系統中。此用途之實例包括光束線總成、光束操控鏡頭、電離腔室襯墊、光束光闌及離子源腔室。
在一個特定應用中，本發明之碳化矽-石墨複合物用於經利用以供生長發光二極體(LED)之類型之晶座中。晶座可具有延伸穿過該晶座物件之厚度之長形的通孔(例如，具有大於3：1之長度：寬度之縱橫比)。晶座物件可 由根據本發明處理之塊狀石墨材料形成，以在晶座物件之外表面區域上以及在晶座物件之通孔中之內表面區域上形成外部碳化矽基質材料。因此所得晶座產物物件受整體地與內部塊狀石墨材料相關聯之外部覆蓋外部碳化矽基質材料保護。因此，晶座物件將抵抗來自在LED生長過程中所利用之在主表面以及晶座物件之通孔中之表面二者上之製程化學品的腐蝕。
因此，本發明涵蓋一種碳化矽-石墨複合物，其包含(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料，其中該內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，且其中石墨存在於該外部碳化矽基質材料中之包含物中。
此碳化矽-石墨複合物可經組態，其中(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料中之每一者具有相應的厚度，其中內部塊狀石墨材料之厚度大於外部碳化矽基質材料之厚度。舉例而言，在各種實施例中，內部塊狀石墨材料之厚度與外部碳化矽基質材料之厚度的比率可在5至10,000或10至1000之範圍內或在適於複合物之最終使用的其他適合的範圍內。
上述碳化矽-石墨複合物可由具有在150μm至1000μm範圍內之厚度的外部碳化矽基質材料構成。在各種實施例中，該碳化矽-石墨複合物中之石墨之粒徑可在5μm至20μm之範圍內，或在10μm至15μm之範圍內，或在適於複合物之最終使用之其他適合的範圍內。
在各種實施例中，該碳化矽-石墨複合物之密度可在1.6g/cc至2.4g/cc複合物之範圍內，或在2.0g/cc至2.25g/cc複合物之範圍內，或在其他適合的範圍內。
在各種實施例中之本發明之碳化矽-石墨複合物可具有在4×10-6/℃至6.5×10-6/℃範圍內之複合物之熱膨脹係數(CTE)。
在各種實施例中，本發明之碳化矽-石墨複合物可藉由具有一氧化矽之石墨之接觸來形成以進行產生複合物之反應，且該複合物可具有在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1範圍內之表徵參數CP，其中CP藉由關係式CP=Wg/[S/V]來定義，其中Wg為經受與一氧化矽接觸以進行產生複合物之反應之石墨材料之重量增加百分比(%)；且S/V為產物複合物之表面積-體積比，其中S為以平方公分計之複合物之表面積，且V為以立方公分計之複合物之體積。
在各種實施例中，複合物表徵參數CP可例如在0.5%/cm-1至2%/cm-1之範圍內，且在其他實施例中，複合物表徵參數CP可在0.55%/cm-1至1.8%/cm-1之範圍內。
在其他實施例中之本發明之碳化矽-石墨複合物上可不含任何碳化矽罩蓋層。在另外其他實施方案中之碳化矽-石墨複合物可為玻璃狀無碳複合物。在又一其他實施方案中，本發明之碳化矽-石墨複合物可形成為包含內部塊狀石墨材料之孔隙中之石墨粉顆粒之轉化結合。
可形成根據本發明之碳化矽複合物以不含游離矽。本發明之複合物可摻雜有氮，例如按複合物之總重量計0.1重量%至1.2重量%，或按複合物之總重量計0.2重量%至0.9重量%，或按複合物之總重量計0.3重量%至0.7重量%之氮含量，或在複合材料中呈其他摻雜濃度之氮。
因此，本發明之碳化矽-石墨複合物可包含(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料，其中內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，且其中石墨存在於外部碳化矽基質材料中之包含物中；及碳化矽-石墨複合物藉由選自由以下各者組成之群之任何兩個或更多個特徵表徵： (i)該內部塊狀石墨材料之厚度與該外部碳化矽基質材料之厚度的比率在5至10,000之範圍內；(ii)該外部碳化矽基質材料具有在150μm至1000μm範圍內之厚度；(iii)該碳化矽-石墨複合物中之石墨之粒徑在5μm至20μm之範圍內；(iv)該碳化矽-石墨複合物之密度在1.6g/cc至2.4g/cc複合物之範圍內；(v)該複合物之熱膨脹係數(CTE)在4×10-6/℃至6.5×10-6/℃之範圍內；(vi)該複合物之表徵參數CP在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1之範圍內，其中CP藉由關係式CP=Wg/[S/V]來定義，其中Wg為經受與一氧化矽接觸以進行產生複合物之反應的石墨材料之重量增加百分比(%)；且S/V為產物複合物之表面積-體積比，其中S為以平方公分計之複合物之表面積，且V為以立方公分計之複合物之體積；(vii)該複合物上不含任何碳化矽罩蓋層；(viii)該複合物為玻璃狀無碳複合物；(ix)該複合物之形成包含該內部塊狀石墨材料之孔隙中之石墨粉顆粒之轉化結合；(x)該複合物不含游離矽；且(xi)該複合物摻雜有氮。
本發明之另一態樣係關於包含本發明之上述碳化矽-石墨複合物之材料、物件或總成。實例包括在用於製造用於光學、光電、光子、半導體或微電子產品之製造設施中之離子植入裝置中使用的植入式硬遮罩。舉例而言，製造設施中之植入裝置可經組態以供製造太陽能電池。在各種實施例中之材料、物件或總成可包含離子植入裝置材料、總成或組件，例如，其 中離子植入裝置材料、總成或組件係包含於離子植入裝置之光束線總成、光束操控鏡頭、電離腔室襯墊、光束光闌及離子源腔室中之至少一者中。作為另一實例，材料、物件或總成可包含用於LED生長裝置之晶座，其中複合物之外部碳化矽基質材料為晶座之表面的至少一部分，例如，其中晶座中含有一或多個通孔，且複合物之外部碳化矽基質材料在該(該等)孔之內表面上。
本發明之另一態樣係關於一種製備此碳化矽-石墨複合物之方法，其包含在化學反應條件下使石墨物件與一氧化矽(SiO)氣體接觸，該等化學反應條件可有效地將石墨物件之外部部分轉化為石墨存在於內部包含物中之外部碳化矽基質材料，且其中外部碳化矽基質材料及內部塊狀石墨材料在其間之界面區域處彼此相互滲透。
本發明之廣泛實踐中之反應條件可變化以提供特定所需特徵之碳化矽-石墨複合物。在各種實施例中，具有一氧化矽(SiO)氣體之石墨物件之反應可在1400℃至2000℃範圍內之溫度下進行。在其他實施例中，化學反應可在1600℃至1900℃範圍內之溫度下進行，且在另外其他實施例中，反應可在1750℃至1850℃範圍內之溫度下(例如在1800℃下)進行。特定實施例中之一氧化矽(SiO)氣體可與氣體混合物中之石墨物件接觸，其中SiO濃度按氣體混合物之總體積計在5體積%至50體積%之範圍內，餘下氣體混合物為CO及惰性氣體，例如氮氣、氦氣、氬氣等。可在接觸中採用含有一氧化矽之其他氣體混合物以進行反應並產生碳化矽-石墨複合物。
因此，本發明之方法藉由具有氣相一氧化矽(SiO)之化學反應將石墨起始材料或物件之外表面部分轉化為外部SiC基質材料。因此可例如藉由加工此起始材料或物件或另外藉由機械地、化學地及/或光學地(例如，藉由 雷射操作)自原始塊狀材料或物件移除材料以預定或另外所需形狀或形式提供石墨起始材料或物件。
隨後，形成外部SiC基質材料之化學反應產生具有與石墨起始材料或物件基本上相同的尺寸特徵之整體反應產物。此外，除由在SiC與石墨之間的較小密度差異造成之較小密度差值外，反應產物材料或物件之(件)密度將類似於石墨起始材料或物件之密度。
本發明之碳化矽-石墨複合物在本領域中獲得實質性進展。舉例而言，參照石墨本身之光束線用途，石墨可用於高溫應用中，但使用純塊狀石墨之問題在於離子束隨時間推移腐蝕石墨且產生顆粒，其在半導體及其他產物之製造中為實質性問題且其可使得此類產物高效或甚至不可用於其預期目的。SiC抗曝露於植入機離子束中之腐蝕，但其不能單獨用於光束線本身中或作為石墨上之塗層，此係因為SiC之快速加熱造成SiC之熱震及破裂，產生粒子。因此，本發明之碳化矽-石墨複合物之用途達成僅藉由石墨或SiC不可實現的效用。
當曝露於離子植入機之光束線中之離子束時，本發明之碳化矽-石墨複合物令人驚訝且出乎意料地對粒子之腐蝕及形成具有耐受性。儘管不期望受關於本發明之複合物之機制之任何理論或假設束縛，但所揭露碳化矽-石墨複合物中之導熱石墨及抗腐蝕SiC之組合可歸因於顯示較低顆粒化之SiC及用於協助阻止複合物中之外部SiC基質破裂之石墨之良好導熱性。
本發明之碳化矽-石墨複合物令人驚訝且出乎意料的額外優點為其可用於製造用於離子植入應用之離子束組件，且此類組件可使用噴砂或噴珠來重新修整以移除含有諸如磷及砷的植入摻雜劑離子之頂部層，以及複合物中之外部SiC基質材料之SiC組件用於輔助複合物以抵抗藉由噴射處理 移除之過量材料。
因此，可採用本發明之碳化矽-石墨複合物以形成離子植入機裝置之光束線組件，其中複合物減少自離子植入機裝置之操作中之組件生成之粒子之數目，同時提供比碳化矽更接近石墨之熱震特性，但其保持導電以實現離子束之電磁操控。因此，複合物使得離子植入機裝置之光束線中之石墨/碳顆粒化減少。另外，複合物中之外部SiC基質材料提供高度堅固表面使得光束線組件能夠藉由機械噴砂清潔且比標準玻璃狀碳浸潤之光束線組件再使用更長時間。
當用作與由石墨單獨形成之硬遮罩之用途有關的硬遮罩材料時，本發明之碳化矽-石墨複合物亦使得更長使用期限能夠在太陽能植入工具中實現。
因此，本發明之碳化矽-石墨複合物根本上區別於經碳化矽塗佈之石墨結構。本發明之複合物包括在石墨已轉化為含有未反應之石墨包含物之碳化矽之外部SiC基質材料下面之未經轉化之石墨部分。在本發明之此類複合物中，未經轉化之下層石墨部分通常將具有大於外部SiC基質層之厚度的厚度，且在特定實施例中，未經轉化之石墨部分(塊狀石墨基板)之厚度與SiC基質部分之厚度的比率可在5至10,000或更多之比率中，且在其他實施例中可在10至1000、15至500、20至300之比率或其他合適厚度比率值中。
就絕對厚度值而言，本發明之碳化矽-石墨複合物可在特定實施例中包含厚度為150μm至1000μm的外部SiC基質材料。外部碳化矽基質材料與經碳化矽塗佈之石墨之區別為，本發明之碳化矽-石墨複合物之外部SiC基質材料為不具有將指示經塗佈材料之類型之分離的過渡分界之碳化矽及石墨(碳)之組成的基質。因此，碳化矽-石墨複合物將不在熱應力或機械應 力下分層。
此外，外部SiC基質材料提供覆蓋塊狀石墨內部材料、減小產物物件之磁導率之障壁材料。此經減小之磁導率將減慢氧氣或其他反應氣體與複合物產物物件之反應速率，由此使得其能夠在氧化或化學腐蝕性環境中具有延長之使用壽命。此外，本發明之複合物產物物件較對應的石墨(單獨的)物件將具有更高實體腐蝕耐受性。
該碳化矽-石墨複合物中之石墨之粒徑可在5μm至20μm、10μm至15μm之範圍或粒徑值之其他適合的範圍內。在特定實施例中，本發明之碳化矽-石墨複合物之密度可在1.70g/cc至1.9g/cc複合物之範圍內，且在其他實施例中，該密度可在1.5g/cc至2.1g/cc複合物之範圍內，或在1.6g/cc至2.4g/cc複合物之範圍內，或在1.8g/cc至2.3g/cc複合物之範圍內，或在2.0g/cc至2.25g/cc複合物之範圍內，或在本發明之特定實施方案中，在其他範圍內。
如上文所論述，本發明之碳化矽-石墨複合物根本上不同於經碳化矽塗佈之石墨結構。在經碳化矽塗佈之石墨結構中，石墨部分(塊狀石墨基板)塗有SiC且SiC塗層填充石墨部分之頂部表面處的孔，但不存在如本發明之複合物之SiC基質組成及形態，其中內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，且其中石墨存在於外部碳化矽基質材料中之包含物中。
在本發明之廣泛實踐中，可採用任何適合的製程條件來進行SiO蒸汽與石墨基板之合適反應。在各種實施例中，反應可在約1400℃至2000℃之溫度下及接近於環境壓力條件之壓力(諸如650托至1.3巴之壓力)下進行。在各種實施方案中，此反應中之壓力可在0.9巴至1.2巴之範圍內。在其他 實施方案中，相對於環境(大氣)壓力，壓力可略呈正值，其足以提供克服包括相關聯之流動電路之沈積反應器系統之壓降之壓力。溫度可在特定應用中相應地變化，且可例如在1400℃至1800℃、1500℃至1750℃之範圍內或上述1400℃至2000℃之範圍以外的其他適合範圍或溫度值，其如可適用於供產生本發明之碳化矽/石墨複合材料用之特定加工製程。
用於與石墨反應以形成本發明之SiC/石墨複合材料的一氧化矽蒸汽可以產生SiO蒸汽之任何適合的方式生成。在各種實施例中，藉由將碳與二氧化矽之固體混合物加熱至生成所需SiO蒸汽之溫度來生成SiO蒸汽。碳可呈粒子、顆粒或其他細粉之形式，或呈其他適合的形態，且二氧化矽同樣地可呈粒子、顆粒或其他細粉之形式。在各種實施例中，二氧化矽可呈煙霧狀二氧化矽(有時稱為熱解二氧化矽)之形式以生成流動至反應室之SiO蒸汽以供與其中之石墨材料反應產生本發明之SiC/石墨複合物。
用以產生本發明之複合材料之一氧化矽與石墨之反應可在引入SiO蒸汽至具有其他氣態組件之反應室之情況下進行。在一些實施例中，可能需要將呈純淨形式之SiO蒸汽流動至反應室，且在其他實施例中，引入具有吹掃氣體之一氧化矽蒸汽可為有利的，例如一氧化碳及/或諸如氦氣、氬氣、氖氣、氪氣、氮氣及其類似物之惰性氣體。可利用共流配置，其中各種共流氣體類型與流動至腔室之SiO蒸汽以與SiO蒸汽分別或以混合物之形式同時流動至反應室。
一氧化碳與SiO蒸汽共流至反應室在避免在反應室中析出游離矽方面提供益處，且用以保證反應室中之一氧化矽濃度維持在適合地高濃度(分壓)以在基板之內部塊狀石墨與外部基質材料中之具有石墨包含物之外部碳化矽基質之間的界面處實現碳化矽/石墨相互滲透組合物之形成。由於一 氧化碳在反應中生成，引入如進料至反應室之呈共流氣體之一氧化碳可用於控制SiO/石墨反應之動力學及平衡條件。
將認識到用於一氧化矽與石墨反應之特定溫度、壓力、流動速率及濃度條件可大體上在本發明之廣泛實踐內變化以提供SiC/石墨複合物，其包括在產物材料之界面處相互滲透之塊狀石墨及碳化矽基質，及外部基質中之石墨包含物。
惰性氣體流動至反應室作為具有SiO蒸汽之吹掃氣體對於實現自反應室移除反應產物氣體可為有益的，使得反應速率維持足夠高以供商業製造操作。
在彼此之混合物中共流一氧化碳、惰性氣體及SiO至反應室在特定應用中可為有益的，或替代地經由個別對應的流動管線以分開的流體流動此類一氧化碳、惰性氣體及一氧化矽至反應室，或替代地利用SiO蒸汽與惰性氣體及一氧化碳中之一者之混合物作為其混合物，且分別將惰性氣體及一氧化碳中之另一者引入至反應室。將認識到特定流動方案可在本發明之廣泛實踐內變化，按需要以獲得具有適於材料之特定最終用途之特性的本發明之SiC/石墨複合物。
因此，基於本文中之本發明之反應條件可在本領域之技術內變化以提供所需特徵之SiC/石墨複合物。就此而言，其可用於在經驗上藉由特定SiC/石墨複合物之表徵判定合適溫度、壓力、流動速率、濃度及其他條件之最合適「處理包封」。
就此而言，採用提供諸如複合物之熱膨脹係數(CTE)之SiC/石墨複合物特徵的處理條件可為有用的，該複合物提供用於在其中熱震由溫度差異、溫度條件之快速偏移、熱循環或暗指需要良好CTE特徵的其他條件引 起之應用中之強固材料。舉例而言，在各種實施例中之本發明之SiC/石墨複合材料可具有在4×10-6/℃至6.5×10-6/℃範圍內之CTE值。
具有前述CTE特徵之本發明之SiC/石墨複合材料可有利地在諸如離子植入裝置及光束線結構及組件之應用中採用。在使用石墨光束線結構及組件之當前系統中，光束線表面上之電離電漿粒子之光束衝擊產生顯著的熱不均勻性，且溫度差異可諸如在裝置之基於石墨結構元件中誘導破裂、剝離及其他有害行為。由於本發明之SiC/石墨複合材料之優良的CTE特徵，此類材料抵抗由習知的SiC塗佈之石墨材料經歷之熱震之不良效應，且相應地隨著與此類習知材料有關之大體上經減小之平均故障間隔時間(MTBF)獲得較長的使用壽命。
涉及顯著的溫度變化及熱震條件之其他應用包括高-純度半導體製造操作，其中基於石墨之晶座係用作用於製造半導體產物之基板，諸如包括發光二極體(LED)之III-V化合物產物，以及積體電路及其他微電子及光電子學產物。本發明之SiC/石墨複合物在諸如製造光伏面板、平板顯示器等之遮罩應用的應用中亦可發現實用性。
如所指示，亦可利用其他物理、化學及/或效能特性表徵本發明之SiC/石墨複合材料。作為說明性實例，SiC/石墨複合物可藉由經受與一氧化矽接觸以實現產生SiC/石墨複合材料之反應的石墨材料之重量增加百分比(%)、Wg以及產物複合物之表面積-體積比、S/V來表徵，其中S為以平方公分計之複合物之表面積，且V為以立方公分計之複合物之體積。因此，表徵參數CP可如下定義：Cp=Wg/[S/V]
其產生具有%/cm-1之單位的CP值。
一般而言，本發明之SiC/石墨複合物之CP值具有此前論述之有利的CTE特徵，具有在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1範圍內，更佳地在0.5%/cm-1至2%/cm-1範圍內且最佳地在0.55%/cm-1至1.8%/cm-1範圍內之CP值。
本發明之SiC/石墨複合物具有使其優於先前技術之經塗佈之石墨物件之額外特徵，其中碳化矽塗層沈積為石墨基板物件上之罩蓋層。在此等情況下，作為碳化矽塗層與石墨之內部總體積之間的CTE差異之結果的塗層將極易遭受碳化矽塗層之剝落、剝離及分層，導致污染利用經碳化矽塗佈之石墨物件之使用環境，且引起經塗佈石墨物件之嚴重弱化及最終失效。
相比之下，作為其外部碳化矽基質在界面處與內部塊狀石墨以及外部基質中之石墨包含物相互滲透的結果，本發明之SiC/石墨複合物避免此罩蓋層之需求，且提供對此類剝落、剝離及分層具有高度耐受性之結構材料，且因此提供在現有技術之碳化矽-經塗佈石墨物件不足或甚至由於此類剝落、剝離及分層無用之塗覆中非常適用的材料。本發明之SiC/石墨複合物因此有利地形成而其上無罩蓋層。
在另一態樣中，本發明之SiC/石墨複合物可形成為多孔石墨材料以在多孔石墨材料之孔隙中實現石墨粉粒子之當場轉化結合。用於形成本發明之SiC/石墨複合物之石墨材料可加工或以其他方式經受形成操作以賦予所需形狀、大小，及對石墨特徵之確認，在其之後石墨與SiO蒸汽反應以形成SiC/石墨複合物。
此類加工及形成操作始終如一地產生石墨之極其精細粒子，作為在表面上且在所形成之石墨物件之孔隙中的石墨粉。儘管所形成之石墨物件可經受製程之沖洗、真空提取及振動模式以自所形成之石墨物件移除石墨粉粒子，但此類移除操作並不實現自所形成之石墨物件完全移除石墨粉，且 石墨粉粒子明顯始終如一地存在於物件之孔隙中。
本發明之製程用於使SiO蒸汽與石墨物件反應，利用本文不同地論述之製程條件，藉由存在於石墨之此類粉塵顆粒間隙之間的SiO產生石墨顆粒之轉化，使得石墨顆粒轉化為碳化矽且所得碳化矽跨石墨顆粒之間的間隙空隙生長以實現SiC與總體積石墨材料的高效相互滲透。
藉由使所形成之石墨物件經受樹脂浸漬，接著在形成玻璃狀碳(有時稱為玻璃態碳)之條件下熱解之此方法在有利地移除及合併孔隙中之石墨粉顆粒中優於諸如浸透孔隙與有機樹脂源材料以供形成孔隙中之玻璃狀碳之替代方法。此類玻璃狀碳之形成實現加工或以其他方式實現所形成之石墨物件之孔隙中之石墨粉粒子之同化，但所得產物物件之所得效能特性劣於如上文所描述藉由與SiO蒸汽接觸藉由石墨粒子之轉化結合所獲得之彼等。因此，本發明之SiC/石墨複合物有利地形成為玻璃狀無碳材料。
如藉由產物碳化矽/石墨複合材料之x射線繞射分析所測定，本發明之碳化矽/石墨複合材料有利地形成為不含游離矽之複合材料。出於此目的，SiO蒸汽與石墨基板材料之反應可在用於抑制作為反應副產物之基本矽之形成的一氧化碳或其他混合氣體組分或組合物之存在下進行。
如上文所指示，用作與石墨之反應物以形成本發明之SiC/石墨複合材料之SiO蒸汽可與惰性氣體共流至反應室。就此而言，出於此目的使用氮氣作為惰性氣體對本文中前述之「吹掃」或反應器清潔功能具有的額外益處在於，來自此共流之氮將以摻雜劑濃度水準併入SiC/石墨複合材料中，且可有利地採用此摻雜劑氮含量以改良複合材料之效能特徵，包括諸如電阻率之電特性、包括硬度及抗衝擊性之摩擦特性及熱特性。出於此目的，按包括SiO及氮氣之氣體混合物之總體積計，可在與SiO蒸汽之混合物中採 用按體積計在5%至50%濃度水準範圍下之氮氣惰性氣體。藉由選擇SiO/N2氣體混合物之氮組分之合適濃度及分壓，SiC/石墨複合材料中之氮之摻雜濃度水準可相應地在任何所需水準下，且在各種實施例中，按SiC/石墨材料之總重量計，氮含量可為約0.1重量%至1.2重量%。在其他實施例中，氮含量可為約0.2重量%至0.9重量%，且在另外其他實施例中，同樣按SiC/石墨總重量計，氮含量可為約0.3%至0.7%。在特定實施例中，藉由本發明之方法所產生的SiC之氮含量經量測為每立方公分SiC/石墨複合材料2.34×1020個原子。
自前述應瞭解，用以形成本發明之SiC/石墨複合材料的SiO蒸汽與石墨之反應可在不同條件下進行，其涉及本文以不同方式描述之製程條件之各種組合，其中採用材料表徵及評定來鑑別用於產生本發明之SiC/石墨材料之特定操作條件。
因此，本發明涵蓋製備碳化矽-石墨複合物之方法，其包含在化學反應條件下使石墨物件與一氧化矽(SiO)氣體接觸，該等化學反應條件可有效地將石墨物件之外部部分轉化為石墨存在於內部包含物中之外部碳化矽基質材料，且其中外部碳化矽基質材料及內部塊狀石墨材料在其間之界面區域處彼此相互滲透。
以此方法，可提供石墨物件以供與預定形狀或形式接觸。可藉由加工起始石墨物件以賦予其預定形狀或形式來提供此預定形狀或形式，例如藉由對起始石墨物件雷射處理以光子方法移除材料。
如所論述，接觸化學反應條件可包含任何適合範圍內之溫度，諸如：在1400℃至2000℃範圍內之溫度；在1600℃至1900℃範圍內之溫度；在1750℃至1850℃範圍內之溫度；在1400℃至1800℃範圍內之溫度；在1500℃ 至1750℃範圍內之溫度；或另一範圍內之溫度。
在上文大體上所述之方法中，按氣體混合物之總體積計，可與氣體混合物中濃度為5體積%至50體積%之一氧化矽進行接觸。在各種實施例中，氣體混合物可包含CO及/或惰性氣體(例如氮氣)。
接觸化學反應條件可包含任何適合的壓力，諸如在650托至1.3巴範圍內之壓力，或在0.9巴至1.2巴範圍內之壓力，或相對於環境壓力為足夠正值之壓力以克服用於進行化學反應之沈積反應器系統及相關聯之流動電路之壓降，或其他壓力條件。
在上文大體上所述之方法中，可藉由加熱碳與二氧化矽之固體混合物生成SiO氣體，例如其中碳呈粒子、顆粒或其他細粉形式，及/或其中二氧化矽呈粒子、顆粒或其他細粉形式。特定實施例中之二氧化矽可包含煙霧狀二氧化矽。
在本發明之大體上描述之方法中，可在如下反應室中進行化學反應，其中SiO蒸汽流動至該反應室。在各種實施例中，吹掃氣體亦可流動至反應室。在其他各種實施例中，一氧化碳及/或惰性氣體(例如，氦氣、氬氣、氖氣、氪氣、氮氣等)亦可流動至反應室。
本發明進一步涵蓋一種製備碳化矽-石墨複合物之方法，其包含在化學反應條件下使石墨物件與一氧化矽(SiO)氣體接觸，該等化學反應條件可有效地將石墨物件之外部部分轉換為在其中石墨存在於內部包含物中之外部碳化矽基質材料，且其中外部碳化矽基質材料及內部塊狀石墨材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，其中該等化學反應條件可有效地產生碳化矽-石墨複合物，其中該複合物藉由選自由以下各者組成之群之任何兩個或更多個特徵表徵： (i)該內部塊狀石墨材料之厚度與該外部碳化矽基質材料之厚度的比率在5至10,000之範圍內；(ii)該外部碳化矽基質材料具有在150μm至1000μm範圍內之厚度；(iii)該碳化矽-石墨複合物中之石墨之粒徑在5μm至20μm之範圍內；(iv)該碳化矽-石墨複合物之密度在1.6g/cc至2.4g/cc複合物之範圍內；(v)該複合物之熱膨脹係數(CTE)在4×10-6/℃至6.5×10-6/℃之範圍內；(vi)該複合物之表徵參數CP在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1之範圍內，其中CP藉由關係式CP=Wg/[S/V]來定義，其中Wg為經受與一氧化矽接觸以進行產生複合物之反應的石墨材料之重量增加百分比(%)；且S/V為產物複合物之表面積-體積比，其中S為以平方公分計之複合物之表面積，且V為以立方公分計之複合物之體積；(vii)該複合物上不含任何碳化矽罩蓋層；(viii)該複合物為玻璃狀無碳複合物；(ix)該複合物之形成包含該內部塊狀石墨材料之孔隙中之石墨粉顆粒之轉化結合；(x)該複合物不含游離矽；且(xi)該複合物摻雜有氮。
在包含兩種或更多種特徵(i)至(xi)之此類組合及排列之方法中，石墨物件可經組態用作離子植入系統之結構物件，其中複合物之外部碳化矽基質材料提供結構物件之表面的至少一部分。離子植入系統之結構物件可經組態以包含於離子植入系統之光束線總成、光束操控鏡頭、電離腔室襯墊、光束光闌及離子源腔室中之一者中。替代地，石墨物件可經組態用作用於 LED生長裝置之晶座，其中複合物之外部碳化矽基質材料提供晶座之表面的至少一部分。
現參看圖式，圖1為在200倍之放大倍數下之電子顯微圖(金相)，其展示本發明之碳化矽-石墨複合物之外部SiC基質材料及界面區域之微觀結構。顯微圖經標記以指示包含經反應轉化之石墨及底層塊狀石墨材料之外部SiC基質材料之大致厚度。如所說明，外部SiC基質材料含有石墨包含物且在界面處存在各自內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料之相互滲透。
圖2為在200倍之放大倍數下之電子顯微圖(金相)，其展示圖1的複合物之界面區域中之微觀結構，同樣涉及內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料之相互滲透。
圖3為在200倍之放大倍數下之電子顯微圖(金相)，其展示圖1複合物之外部SiC基質材料之上表面區域，展示此基質材料中之石墨包含物。
圖4為在100倍之放大倍數下之圖1之複合物之掃描電子顯微鏡(SEM)反向散射影像，其中該影像之光照區展示SiC且該影像之黑暗區展示C(石墨)，清楚地證明石墨包含物在外部SiC基質材料中。
圖5為在500倍放大倍數下之圖1之複合物之界面區域之電子顯微照片，其展示外部SiC基質材料與塊狀石墨材料之相互滲透。
圖6為在500倍放大倍數下之圖5之顯微照片之對應的基本映射，其中外部SiC基質材料經展示為較亮彩色材料，含有呈更暗彩色材料之石墨包含物。
圖7為在500倍放大倍數下之圖5之顯微照片之對應的基本映射，其展示複合物中之矽。
圖8為在500倍放大倍數下之圖5之顯微照片之對應的基本映射，其展示複合物中之碳(石墨)。
圖9為在1000倍放大倍數下之外部SiC基質材料之區域之反向散射影像，其藉由該影像之中心部分中之概述形狀分界，當進行EDX分析時，其展示在此類概述內之材料包含38.83wt.%之碳、5.60wt.%之氧及55.57wt.%之矽，由此反映複合物之外部SiC基質材料中之塊狀石墨相及碳化矽基質相之相互滲透。
如本文先前所論述，本發明之碳化矽-石墨複合物可用於製造用於離子植入應用之離子束組件，且此種組件可在藉由噴射處理不過量移除的情況下藉由噴砂或噴珠來重新修整。
藉由以公克計之重量損失依據以psi計之噴砂氣壓之變化繪製的圖10之圖表中之資料展示本發明之碳化矽-石墨複合物之優良抗蝕性，用於基底石墨材料(「石墨」)且用於核心由基底石墨材料(「SUPERSiC-GS」)形成的本發明之碳化矽-石墨複合物。為生成展示於圖10中之資料，各別材料為在20psi、30psi及40psi氣壓下噴粒處理以測試其耐磨性之SiC。如藉由圖表中之資料所展示，本發明之碳化矽-石墨複合物展現與基底石墨材料有關之明顯減小之重量損失。
本發明之碳化矽-石墨複合物物件將實質上比完整SiC物件更便宜，因為所有加工及產物物件形成操作可在石墨起始物件上進行，而由石墨起始物件上之外部SiC基質材料之形成所產生之產物物件之實體尺寸無實質性變化。碳化矽-石墨複合物表面上之外部SiC基質材料係高度導電的，具有典型地小於約1歐姆-公分之電阻率。
本發明之碳化矽-石墨複合材料亦具有極高純度，使得其為有吸引力 的材料以供用於半導體或高亮度LED應用。如藉由雷射燒蝕感應耦合電漿質譜(LA-ICP-MS)基本分析測定所測定，下表2中之陳述為本發明之示意性碳化矽-石墨複合材料之基本分析資料列表。
Figure 105126665-A0305-02-0028-2
鑒於其低成本、高純度、較低電阻率及高機械完整性，本發明之碳化矽-石墨複合材料表示優良材料以用作離子植入機光束線組件，諸如鏡頭、光束光闌或其他腔室組件。此等特徵，尤其對濺鍍及剝蝕之耐受性，使得在太陽能植入式硬遮罩塗應用中極其需要本發明之碳化矽-石墨複合材料。
儘管本發明已參照特定態樣、特徵及示意性實施例在本文中闡述，但應瞭解本發明之效用不因此具有侷限性，而延伸且涵蓋將基於本文中之說明書向本發明之領域中之一般技術者表明自身之大量其他變化、修改及替代實施例。相應地，如在下文中所主張之本發明意欲概括地理解及解釋為包括在其精神及範疇內之所有此類變化、修改及替代實施例。

Claims (10)

  1. 一種碳化矽-石墨複合物，其包含(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料，其中該內部塊狀石墨材料及外部碳化矽基質材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，其中石墨存在於該外部碳化矽基質材料中，及其中該複合物係藉由使石墨與一氧化矽氣體接觸以進行產生該複合物之反應而形成，且該複合物具有在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1範圍內之表徵參數Cp，其中CP藉由以下關係式來定義：Cp=Wg/[S/V]其中：Wg為經受與一氧化矽氣體接觸以進行產生該複合物之反應的該石墨之重量增加百分比(%)；且S/V為該複合物之表面積-體積比，其中S為以平方公分計之該複合物之表面積，且V為以立方公分計之該複合物之體積。
  2. 如請求項1之碳化矽-石墨複合物，其中該(i)內部塊狀石墨材料及(ii)外部碳化矽基質材料中之每一者具有各自的厚度，且其中該內部塊狀石墨材料之厚度與該外部碳化矽基質材料之厚度的比率在5至10,000之範圍內。
  3. 如請求項1之碳化矽-石墨複合物，其中該外部碳化矽基質材料具有在150μm至1000μm範圍內之厚度。
  4. 如請求項1之碳化矽-石墨複合物，其中該碳化矽-石墨複合物中之石墨 之粒徑在5μm至20μm之範圍內。
  5. 如請求項1之碳化矽-石墨複合物，其中該碳化矽-石墨複合物之密度為每cc該複合物中1.6g至2.4g之範圍內。
  6. 如請求項1之碳化矽-石墨複合物，其中該複合物之熱膨脹係數(CTE)在4×10-6/℃至6.5×10-6/℃之範圍內。
  7. 如請求項1之碳化矽-石墨複合物，其中該複合物摻雜有氮。
  8. 一種製備碳化矽-石墨複合物之方法，該方法包含在化學反應條件下使石墨與一氧化矽(SiO)氣體接觸，該等化學反應條件可有效地將該石墨之外部部分轉化為石墨存在於其內之外部碳化矽基質材料，且其中該外部碳化矽基質材料及內部塊狀石墨材料在其間之界面區域處彼此相互滲透，其中該複合物具有在0.5%/cm-1至3.2%/cm-1範圍內之表徵參數Cp，其中CP藉由以下關係式來定義：Cp=Wg/[S/V]其中：Wg為經受與一氧化矽氣體接觸以進行產生該複合物之反應的該石墨之重量增加百分比(%)；且S/V為該複合物之表面積-體積比，其中S為以平方公分計之該複合物之表面積，且V為以立方公分計之該複合物之體積。
  9. 如請求項8之方法，其中該等化學反應條件包含在1400℃至2000℃範圍內 之溫度。
  10. 如請求項8之方法，其中該等化學反應條件包含在650托(torr)至1.3巴(bar)範圍內之壓力。
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