Erzeugnissen Für verschiedene Anwendungszwecke, beispielsweise zur
Erzeugung von elektrischen Widerständen oder Wärmeleitern oder zur Erzeugung von
chemischen Schutzschichten in Reaktionsgefäßen u. dgl., ist es erforderlich, auf
Quarz, Glas oder keramischen Werkstoffen Überzüge aus Silizium zu erzeugen. Solche
Überzüge können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie durch Auftragen
einer Paste aus elementarem Silizium und Oxyden vor dem Sintern, durch thermische
Zersetzung von Silanen an den zu überziehenden Gegenständen und durch Aufdampfen
von Silizium. Diese Verfahren sind umständlich und kostspielig. Wesentlich einfacher
lassen sich Siliziumüberzüge auf den erwähnten Materialien durch das im folgenden
beschriebene Verfahren herstellen.Products For various purposes, for example for
Generation of electrical resistances or heat conductors or for the generation of
chemical protective layers in reaction vessels and the like, it is necessary to
Quartz, glass or ceramic materials to produce coatings from silicon. Such
Coatings can be made by a variety of methods, such as application
a paste of elemental silicon and oxides before sintering, by thermal
Decomposition of silanes on the objects to be coated and by vapor deposition
of silicon. These procedures are cumbersome and costly. Much easier
can be silicon coatings on the materials mentioned by the following
process described.
Erfindungsgemäß wird ein Siliziumüberzug auf mindestens an der Oberfläche
silizium-, vorzugsweise siliziumoxyd- oder silikathaltigen Werkstoffen, wie Quarz,
Glas oder keramischen Erzeugnissen, dadurch hergestellt, daß die Siliziumverbindung
bei erhöhter Temperatur durch Metallhydrid zu elementarem Silizium reduziert wird.
Als Reduktionsmittel haben sich die Metallhydride
der I. Gruppe
des Periodischen Systems bewährt, Als besonders geeignetes Reduktionsmittel empfiebli
sich Lithiumhydrid. Zwar sind die Metallhydride als starke Reduktionsmittel an sich
bekannt; es gehört auch zum Stand der Technik, hochbleihaltige Gläser durch Reduktion
mit Wasserstoff an der Oberfläche mit halbleitenden Schichten zu versehen. Zur Herstellung
von Überzügen aus elementarem Silizium konnte dieser Stand der Technik jedoch keine
Anregung geben.According to the invention, a silicon coating is applied at least on the surface
silicon, preferably silicon oxide or silicate-containing materials, such as quartz,
Glass or ceramic products, made by using the silicon compound
is reduced to elemental silicon by metal hydride at elevated temperature.
The metal hydrides have proven themselves as reducing agents
of the I. group
of the periodic system, recommended as a particularly suitable reducing agent
lithium hydride. It is true that the metal hydrides are powerful reducing agents in themselves
known; it is also part of the state of the art, high-lead glasses by reduction
to provide semiconducting layers with hydrogen on the surface. For the production
However, this prior art was unable to cover coatings made of elemental silicon
Give suggestion.
Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung geht
man beispielsweise folgendermaßen vor: Erhitzt man buarz, Glas oder keramische Erzeugnisse
zusammen mit Lithiumhydrid auf höhere Temperaturen,. so wird dabei von etwa 25o°
C ab das Si 02 bzw. die Silikate über die Stufe des Siliziummonoxyds-bis zur. Stufe
des elementaren Siliziums reduziert. Dadurch entsteht an der Oberfläche des so behandelten
Materials -eine festhaftende Schicht von elementarem Silizium, deren Beschaffenheit
von den Reaktionsbedingungen, wie Temperatur, Reaktionszeit und Korngröße des Li
H, abhängig ist. Es ist auf diese Weise möglich, von ganz dünnen, hellbraunen bis
zu dicken, tiefschwarzen Siliziumüberzügen Schichtdicken verschiedenster Intensität
herzustellen. Dies kann so geschehen, daß man das mit Silizium zu überziehende Material
in feingepulvertes Lithiumhydrid einbettet und dieses dann, vorteilhaft in eisernen
Gefäßen, im Sandbad, Metallbad oder elektrischen Ofen erhitzt, möglichst unter langsamem
Drehen. Man kann auch das zu überziehende Material in geschmolzenes Li H oder aber
das hocherhitzte Material in feingepulvertes - kaltes Li H eintauchen und so ebenfalls
Siliziumüberzüge gewinnen. Ebenso ist es möglich, das Li H mit einer Flüssigkeit,
wie Äther, Trichloräthylen usw., zu einer Paste anzurühren, mit dieser Paste den
zu überziehenden Gegenstand zu bestreichen und anschließend zu erhitzen. Bei Verwendung
von geschmolzenem LiH arbeitet man zweckmäßig in Wasserstoffatmosphäre, während
die Reaktionen mit festem Li H sowohl in offenem Gefäß ohne besondere Atmosphäre
als auch unter vermindertem Druck durchgeführt werden können. In allen Fällen können
dem Lithiumhydrid Streckmittel, wie Calziumhydrid, beigemengt werden. Anwendungsbeispiel
Porzellankörper aus Hartporzellan werden in einem eisernen Rohr in gepulvertes Li
H eingebettet. Das Rohr wird mit etwas Asbestwolle locker verschlossen und in einem
elektrischen Ofen erhitzt. Bei einer Ofentemperatur von 35o bis 40o° C wird das
Reaktionsgefäß etwa io Minuten lang langsam gedreht. Nach dem Abkühlen nimmt man
die Porzellankörper aus dem Li H und wäscht sie gründlich mit Wasser. Sie sind mit
einer tiefschwarzbraunen festhaftenden Siliziumschicht überzogen.In the practical application of the method according to the invention goes
For example, do the following: Heat up buarz, glass or ceramic products
together with lithium hydride at higher temperatures. so it becomes of about 25o °
C from the Si 02 or the silicates via the silicon monoxide level up to. step
of elemental silicon reduced. This creates on the surface of the treated
Materials -a firmly adhering layer of elemental silicon, its nature
on the reaction conditions, such as temperature, reaction time and grain size of the Li
H, is dependent. It is possible in this way, from very thin, light brown to
to thick, deep black silicon coatings, layer thicknesses of various intensities
to manufacture. This can be done by removing the material to be coated with silicon
embedded in finely powdered lithium hydride and then, advantageously in iron
Vessels heated in a sand bath, metal bath or electric oven, preferably at a slow rate
Turn. The material to be coated can also be converted into molten Li H or else
Dip the heated material in finely powdered - cold Li H and so too
Win silicon coatings. It is also possible to mix the Li H with a liquid,
such as ether, trichlorethylene, etc., to be mixed into a paste, with this paste the
to coat the object to be coated and then to heat it. Using
of molten LiH one works expediently in a hydrogen atmosphere, while
the reactions with solid Li H both in an open vessel without a special atmosphere
as well as can be carried out under reduced pressure. In all cases you can
the lithium hydride extender, such as calcium hydride, can be added. Application example
Porcelain bodies made of hard-paste porcelain are placed in an iron tube in powdered Li
H embedded. The pipe is loosely closed with some asbestos wool and in one
heated electric furnace. At an oven temperature of 35o to 40o ° C this will be
Rotate reaction vessel slowly for about 10 minutes. After cooling down, take
Remove the porcelain bodies from the Li H and wash them thoroughly with water. You are with
coated with a deep black brown firmly adhering silicon layer.
Die Erfindung ist besonders bedeutungsvoll für die Herstellung von
chemisch nicht angreifbaren Gefäßinnen- und -außenwänden, welche beispielsweise
als Reduktionsgefäße zur Herstellung von Halbleitersubstanzen benutzt werden sollen.
Diese Gefäße enthalten oberflächlich außer Silizium oder einem anderen in Schichtform
angeordneten Halbleiter keine Verunreinigungselemente, welche bei der Reaktion in
die zu gewinnende Halbleitersubstanz eindringen könnten. Auch als chemisch neutraler,
zugleich aber als elektrisch leitender Überzug auf Elektroden in Gasentladungsgefäßen
sind nach der Erfindung hergestellte Stäbe mit Siliziumoxydüberzug zu verwenden.
Eine weitere Anwendung ist -die Ausbildung von Elektroden in elektrolytischer Reaktionsanordnung.
Besonders ist auch in diesen Fällen die nach der Erfindung hergestellte Schicht
als Schutzschicht für Reaktionsgefäße mit Vorteil anwendbar, wenn Reaktionen zur
Herstellung- oder Reinigung von Halbleitersubstanzen oder Halbleiterverbindungen
als Zwischenstufe zur Darstellung der Halbleitersubstanzen, wie Silizium, durchgeführt
werden sollen. Bei der Herstellung von elektrischen Widerständen, besonders Hochohmwiderständen,
läßtsich die Leitfähigkeit der Schicht durch die Reaktionszeit und Temperatur sehr
genau einstellen, die bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung angewandt
werden.The invention is particularly useful for the manufacture of
chemically non-attackable vessel inner and outer walls, which for example
to be used as reduction vessels for the production of semiconductor substances.
On the surface, these vessels contain silicon or another in layer form
arranged semiconductors do not contain any impurity elements which occur in the reaction in
the semiconductor substance to be obtained could penetrate. Also as a chemically neutral,
but at the same time as an electrically conductive coating on electrodes in gas discharge vessels
rods made according to the invention with a silicon oxide coating are to be used.
Another application is the formation of electrodes in an electrolytic reaction arrangement.
The layer produced according to the invention is also special in these cases
Can be used as a protective layer for reaction vessels with advantage if reactions to
Manufacture or cleaning of semiconductor substances or semiconductor compounds
carried out as an intermediate stage for the representation of the semiconductor substances such as silicon
should be. In the manufacture of electrical resistors, especially high-ohmic resistors,
The conductivity of the layer can be greatly increased by the reaction time and temperature
precisely set that applied in carrying out the method according to the invention
will.