Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology (한국결정성장학회지)

The Korea Association of Crystal Growth (한국결정성장학회)
권호 표지

A study on th reaction between silicon in melt and carbon

용융상태에서의 silicon과 carbon의 반응에 관한 연구

  • M.J. Lee (Dept. of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea) ;
  • B.J. Kim (Dept. of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea) ;
  • S.M. Kang (Dept. of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea) ;
  • J.K. Choi (Dept. of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea) ;
  • B.S. Jeon (Dept. of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea) ;
  • Keun Ho Orr (Dept. of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea)
  • Published : 1994.12.01
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Abstract

We studied the reaction between silicon and carbon. Silicon granules and silicon with 0.2 wt% carbon powders were prepared for sample and then they were heated up to the $1450^{\circ}C, 1550^{\circ}C, 1650^{\circ}C, 1700^{\circ}C$ and were dwelled 1 hr and 4 hrs, respectively. we studied the change of morphologies of molten silicon and the formation of SiC following the reaction withcarbon using optical microscope, SEM, and XRD. Above the melting point of silicon, oxygens are precipitated during the decomposition of quartz used crucible. SiO formed from the reaction between molten silicon and precipitated oxygen evaporated and made the surface defects. SiC were formed with the reaction between the unreacted carbon and molten silicon. Polytype of the SiC formed at the solidification interface was ${\alpha}-SiC$.

용융 silicon과 carbon 입자가 어떠한 반응관계를 나타내는가를 알아보기 위하여 sili-con만으로 된 powder와 silicon에 carbon을 0.2wt%의 비율로 혼합한 powder와 silicon에 carbon을 0.2wt%의 비율로 혼합한 powder를 silicon의 용융점 이사의 고온인 $1450^{\circ}C, 1550^{\circ}C, 1650^{\circ}C, 1700^{\circ}C$에서 각각 1시간, 4시간을 유지시킨 다음 quenching시켜 각각의 조건에 따른 반응의 정도 및 상의 분포와 morphology의 분석을 통해 melt sili-con의 morphology 변화,carbon이 함유된 silicon의 조건에 따른 물성변화 및 SiC의 형성여부를 조사하기 위하여 광학현미경과 SEM, XRD등을 이용하여 시편의 미세구조 및 결정화 양상을 관찰하였다. 용융점 이상의 온도에서 quartz는 연화하여 분해반응을 일으켜 산소를 내놓고 이것이 silicon과 결합하여 SiO로써 기체상태로 휘발하게 되어 silicon melt에 산소침투로 인항 표면결함을 형성하며, liquid silicon속에 용융되어 있던 carbonrhk 불순물로써 grain boundary를 따라 존재 하고 있는 미반응의 carbon이 용융상태 silicon과 반응하여 SiC를 형성한다. SiC 결정은 고화계 면에서 발생하게 되며 생성되는 결정은 ${\alpha}-SiC$이었다.

Keywords