Методы синтеза, связанные с замораживанием равновесий.

Соконденсация из газовой фазы.

Основными достоинствами метода осаждения из газовой фазы по сравнению с традиционными являются:

–низкие температуры получения тугоплавких веществ,

–высокие скорости осаждения и возможность ее регулирования,

–возможность регулирования формы и структуры осадков,

–высокая чистота получаемых осадков,

–малое количество отходов и возможность полной утилизации ценных компонентов,

–определенная универсальность метода.

Тугоплавкие соединения получают при

температурах от 500 до 1500 ⁰С, а с помощью некоторых методов активирования процесса –при температурах, близких к комнатной. С помощью химического осаждения из газовой фазы удается получать осадки самой разной формы, зависящей от формы покрываемой поверхности (подложки). Газы, в отличие от жидких и тем более твердых веществ, обладают высокой подвижностью, легко достигают любой точки подложки, что и позволяет получать осадки в виде тонких пленок сложной геометрии, капилляров, труб, конусов, сфер, а в принципе –тел любой конфигурации, достаточно лишь придать эту конфигурацию подложке, обеспечить ее однородное нагревание и равномерное обтекание газовым потоком.

Этим методом выращивают монокристаллические волокна (так называемые усы), одномерные структуры –эпитаксиальные, поликристаллические или аморфные пленки и покрытия, трехмерные монокристаллы. Многие реакции, используемые для химического осаждения из газовой фазы, протекают лишь при определенных условиях.

Поэтому, если исходные реагенты и содержат примеси, то многие из этих примесей в осадок не переходят. Кроме того, хорошая летучесть реагентов позволяет проводить их глубокую очистку надежно освоенными методами. Универсальность метода определяется широким набором получаемых веществ. Это бориды, карбиды, нитриды, силициды, фосфиды, арсениды, оксиды, халькогениды, металлы, неметаллы (алмаз, графит и др. простые вещества). Методом соконденсации из газовой фазы синтезируют стекла на основе диоксида кремния с добавками оксидов цинка, бериллия, бора, алюминия, титана, фосфора при 300–500 ⁰С. Для синтеза бинарных соединений используют как реакции обмена, так и окислительно-восстановительные реакции. Например, для получения оксидов широко применяется пирогидролиз галогенидов.

Одно и то же вещество можно получить в виде порошка, пленки, монокристалла или усов в зависимости от условий синтеза (давления газообразных веществ, скорости подачи

их, влажности газов, температуры). Главным способом получения заготовок для кварцевых волокон остается химическое осаждение из газовой фазы по реакциям:

SiCl4(г) + 2H2O(г) → SiO2↓ + 4HCl(г);

SiCl4(г) + 2H2(г) + O2→ SiO2↓ + 4HCl(г);

GeCl4(г) + 2H2O(г) → GeO2↓ + 4HCl(г). Реакции протекают за счет тепла, выделяемого кислородно-водородной горелкой, и позволяют получать очень тонкие частицы диоксидов размером менее 1мкм. Наносят несколько слоев с различным соотношением кремния и германия, затем подложку

с осадком спекают при. температуре 1400ÇС, получая не содержащую пузырей заготовку стекла, из которой и вытягивают оптическое волокно. Таким способом можно получать стекловолокно, состоящее из большого числа (до 200 и более) слоев с различным показателем преломления. Химическое осаждение –хаотический процесс, идущий при смешении конденсирующихся друг с другом мономеров при сравнительно высоких температурах. Молекулы мономеров реагируют между собой как на подложке, так и вне ее с образованием кристаллических зародышей. Температура вблизи них резко повышается из-за выделения теплоты кристаллизации. Это ускоряет процесс в отдельных точках реакционного пространства, где конденсируются все новые и новые молекулы. Теплоты выделяется больше, и температура повышается выше, концентрация реагирующих веществ беспорядочно и по-разному изменяется вблизи разных растущих кристаллов. Создаются условия формирования нескольких фаз.