Введение к работе
Актуальность работа. Закономерности окисления монооилана и дихлорсилана представляют большой интерес, как в связи о при- ' кладними задачами, так и с точки зрения теории. Путем проведения этих реакций окисления в микроэлектронной промышленности получают диэлектрические пленки диоксида кремния, которые используются в технологии интегральных схем. Со сторсы теории интерео к этим реакциям обусловлен тем, что они способны протекать в режиме самовоспламенения и горения даже при температурах, близких к ком-. натной, несмотря на значительные прочности связей в иоходннх мо~ лекулах.
Исследование закономерностей окисления проставляется как необходимый этап для оптимизации технологического процесса синтеза пленок диоксида кремния. Такое исследование необходимо также для решения вопросов, связанных с предотвращением взрывов при работе с "силаном и его производными.
Изучение указанных реакций окисления проводили о применени
ем ЭПР, оптической, инфракрасной л масо- спектрометрических мето
дов. ;
Цель работы, идентификация конечны:: и промежуточных продукт' тов окисления дихлорсилана и силаиа; выяснение кинетических особенностей разветвлеино—цепного окисления этих веществ; исследование закономерностей цепного воспламенения и распространения пламени в неизотермических условиях; установление причин разлив чий результатов работ различных авторов по изучению пределов воспламенения силана с кислородом.
* *
Научная новизна. Впервые в пламени дихлорсилана обнаружены . атомзрный хлори электронно-возбужденный гидроксилышй радикал,
показано, что в процесое окисления дихлорсилана важную роль играют атош 0 и Н, радикал ОН; выявлены важнейшие реакции атомов II, О, С и радикалов ОН в разреженном пламени дихлорсилана.
Впервые обнаружено нетепловое распространение пламени в смесях, дихлорсилана с кислородом и тем самым выявлена важная роль нелинейного разветвления цепей.
На примере окисления силена и дихлорсилана впервые обнаружен переход цепного горения в цепно-тепловой взрыв (ЦТВ) при низких давленнях в условиях преимуществодного гетерогеннрго обрыва цепей. Интерпретированы причины резкого перехода цепного горения в ЦТВ при малых значениях эффективной энергии активации лимитирующей стадии,окисления (20 кДж/моль).
Обнаружен режим двухстадийного воспламенения і замкнутом объеме в смесях дихлорсилана с кислородом. Выявлен и исследован необычный характер температурной зависимости первого предела самовоспламенения ( Р- ) дихлорсилана с кислородом (перегиб).
,. Наказано, что в процессе окисления силані важную 0ль играют, колебательнс-возбуаденные частицы; экспериментально установлено, что в изученных разветв-ченно—цепных реакциях с квадратичным разветвлением цепей имевтся три предела по распространению пламени. Установлено, что в системе силан-кислород полуостров воспламенения имеет четыре предела по да лешш; выявлено, что причиной появления такого полуострова является участие двух типов активных Центров в разветвлении и обрыве цепей; обнарукен колебательно-возбужденный гадроксдльный радикал в пламени силана. ' Установлено остаточное'действие адсорбированных врсмекуточ-. ных продуктов окисления силана на состояние поверхности, выражающееся в гйотересисе первого и цейно-теплового пределов. .'
І
Практическая ценность работы. Полученные в работе результаты по выявлению 'закономерностей окислешія моносилано и дихлор-силана, а также'по идентификации носителей цепей и их важнейших" , реакций являются необходимыми сведениями для разработки научных основ' оптимизации синтеза диэлектрических и защитных слоев Si О,,. Эти результаты важны также для обеспечения пожаровэрнвобезопас-ности при работе с силоном и дихлорсиланом. Ряд обнаруженных закономерностей представляют общий интерес для теории химической кинетики и горения. Это относится в первую очередь резкому переходу цепного горения в цешю-тепловой взрыв при давлениях .. несколько сот Па в условиях гетерогенного обрыва цепей; участие возбужденных частиц в разветвлении цепей при гонении водбродсо-деркащего соединения; образование больших концентраций атомов хлора в разреженном пламени длхлорсилака.
Обнаружение трех пределов по распространению пламени и выявление роли различных факторов в появлении этих пределов имеет важное значение для дальнейшего развития теории горения;
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на IX Всесоюзном симпозиуме по горению (Суздаль,'1989), ХНІ Всесоюз-' ном семинаре по электрофизике горения (Чебоксары, 1990).
Публикации. Основное содержание работы игчожено в 3 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, включая 24 рисунка, I таблицу и список цитируемой литературы и<з 109 наименований.
