Контейнерный материал для полупроводниковых технологий из плавленого кварца с добавками нановолокон Al2O3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Изучено влияние нановолокон Al2O3 на свойства керамики из плавленого кварца, используемой в производстве контейнеров для расплава полупроводниковых материалов. Установлено, что добавка от 0.05 до 0.15 мас. % нановолокон оксида алюминия приводит к увеличению механической прочности керамики, полученной методом шликерного литья. Прочность на сжатие керамического материала при добавлении 0.15 мас. % нановолокон после спекания при температуре 1200°С возрастает от 90 ± 4 до 143 ± 9 МПа, прочность на изгиб при этом изменяется от 28 ± 2 до 42 ± 3 МПа.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. Ю. Подшибякина

Сибирский федеральный университет

Author for correspondence.
Email: podshibyakina.elenka@mail.ru
Russian Federation, Свободный пр., 79, Красноярск, 660041

А. Ф. Шиманский

Сибирский федеральный университет

Email: podshibyakina.elenka@mail.ru
Russian Federation, Свободный пр., 79, Красноярск, 660041

М. Н. Васильева

Сибирский федеральный университет

Email: podshibyakina.elenka@mail.ru
Russian Federation, Свободный пр., 79, Красноярск, 660041

М. М. Симунин

Сибирский федеральный университет

Email: podshibyakina.elenka@mail.ru
Russian Federation, Свободный пр., 79, Красноярск, 660041

Р. Г. Еромасов

Сибирский федеральный университет

Email: podshibyakina.elenka@mail.ru
Russian Federation, Свободный пр., 79, Красноярск, 660041

Т. В. Бермешев

Сибирский федеральный университет

Email: podshibyakina.elenka@mail.ru
Russian Federation, Свободный пр., 79, Красноярск, 660041

References

  1. Пивинский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. Т.1 Теоретические основы и технологические процессы. М.: Теплоэнергетик, 2008. 672 с.
  2. Пивинский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. Т.2 Материалы, их свойства и области применения. М.: Теплоэнергетик, 2008. 464 с.
  3. Optical Grade Germanium. https://www.findlight.net/optics/optical-materials/optical-glass/optical-grade-germanium
  4. Einhaus R., Lissalde F.C., Rivat P. Crucible for a Device for Producing a Block of Crystalline Material and Method for Producing Same: Patent US, № 7442255. Publication date 28.10.2008; priority 17.04.2003.
  5. Шиманский А.Ф., Подщибякина Е.Ю., Самойло А.С., Жижаев А.М., Городищева А.Н., Васильева М.Н. Кварцевые тигли для расплава германия с композитным внутренним слоем, содержащим нитрид бора // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 2. С. 220–224. https://doi.org/10.31857/S0002337X21020111
  6. Шиманский А.Ф., Пивинский Ю.Е., Савченко Н.С., Подкопаев О.И. Способ получения кварцевых тиглей: Патент РФ, № 2333900. Заявлено 30.11.2006; опубл. 20.09.2008. Бюл. № 26.
  7. Liang J.J., Lin Q.H., Zhang X., Jin T., Zhou Y.Z., Sun X.F., Choi B.G., Kim I.S., Do J.H., Jo C.Y. Effects of Alumina on Cristobalite Crystallization and Properties of Silica-Based Ceramic Cores // J. Mater. Sci. Technol. 2017. V. 33. Р. 204–209. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2016.02.012
  8. Khomenko E.S., Zaichuk A.V., Karasik E.V., Kunitsa A.A. Quartz Ceramics Modified by Nanodispersed Silica Additive // Funct. Mater. 2018. V. 25. № 3. P. 613–618. https://doi.org/10.15407/fm25.03.613
  9. Gu Y., Bu J., Ma Ch., Zhao D., Wang Z. Influence of Nano-Yb2O3, Nano-Nd2O3 and Nano-Dy2O3 on Sintering and Crystallization of Fused Quartz Ceramic Materials // Adv. Mater. Res. 2013. V. 750–752. P. 517–520. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.750-752.517
  10. Бородай Ф.Я., Викулин В.В., Иткин С.М., Ляшенко Л.П., Шкарупа И.Л., Самсонов В.И. Наномодифицированная кварцевая керамика с повышенной высокотемпературной прочностью: Патент РФ, № 2458022. Заявлено 09.02.2011; опубл. 10.08.2012. Бюл. № 22.
  11. Пивинский Ю.Е., Тимошенко К.В. Реотехнологические свойства смешанных суспензий в системе SiO2–Al2O3 и некоторые свойства материалов на их основе. 1. Система плавленый кварц–глинозем // Огнеупоры и техническая керамика. 2000. № 7. С. 18–23.
  12. Zhu X., Hayashi H., Zhou Y., Hirao K. Influence of Additive Composition on Thermal and Mechanical Properties of β–Si3N4 Ceramics // J. Mater. Res. 2004. V. 19. № 11. P. 3270–3278. https://doi.org/10.1557/JMR.2004.0416
  13. Суздальцев Е.И., Харитонов Д.В. Состояние и перспективы формования заготовок из водных шликеров неорганических материалов // Огнеупоры и техническая керамика. 2002. № 12. С. 4–7.
  14. Minakov A.V., Pryazhnikov M.I., Simunin M.M., Dobrosmyslov S.S., Kuular A.A., Molokeev M.S., Volochaev M.N., Khartov S.V., Voronin A.S., Rheological Properties of Colloidal Suspensions of Alumina Nanofibers // J. Mol. Liq. 2022. V. 367. Part A. Р. 120385. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.120385
  15. Onsager L. The Effects of Shape on the Interaction of Colloidal Particles // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1949. V. 51. P. 627–659. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1949.tb27296.x
  16. Markovska I., Yovkova F., Minov G., Rusev D., Lyubchev L. Investigation of Silane Modified Ceramic Surface of Porous Mullite Ceramics // Int. J. Environ. Ecol. Eng. 2013. V. 7. № 7. Р. 409–413.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Aluminum oxide nanofibers in a water-alcohol suspension

Download (49KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Sedimentation curves of fused quartz suspensions without (1) and with the addition of Al2O3 nanofibers in an amount of 0.10 (2) and 0.15 wt.% (3)

Download (25KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Microstructure of quartz ceramic samples without (a) and with the addition of 0.15 wt.% Al2O3 nanofibers (b)

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Microstructure of ceramics at the grain boundary

Download (230KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Sintering curves of quartz ceramics with the addition of 0.15 wt.% Al2O3 nanofibers (1) and without additives (2), temperature change graph (3)

Download (48KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences