Термобарический синтез кристаллического нитрида углерода

Термобарические эксперименты проводили на установках высокого давления в камерах типа «тороид», в которых аморфный нитрид углерода помещали между пластинками кремния Si(lOO) с нанесенными на них пленками. Пленки имели непосредственный контакт с аморфным нитридом углерода. Условия синтеза были аналогичны условиям, проведенных нами ранее опытов по кристаллизации аморфной формы нитрида углерода, полученной из роданида ртути [4] (давление 6 ГПа, температура — 450 и 500 °С, время экспозиции термобарического воздействия 2—2,5 часа).

Полученные продукты идентифицировали методом рентгенофазового анализа (РФА) на приборе ДРОН-4. Записывались дифрактограммы порошка основной массы нитрида углерода, а также отражения с поверхности кремниевой пластины (100) со стороны, контактировавшей с массивным образцом нитрида углерода, и после разрушения и растирания пластины. Полученные результаты представлены в таблице.

Анализ представленных в таблице результатов показывает:

— на рентгенограммах имеются линии, свидетельствующие об образовании кристаллических фаз;

— на рентгенограммах имеются линии, относящиеся к ранее наблюдаемым нами а- и р-фазам Сз^.

Значения этих линий отмечены в таблице жирным шрифтом и выделены курсивом;

— на рентгенограммах имеются линии, относящиеся к соединениям неизвестного состава и структуры. Значком + отмечены отражения, которые совпадают с отражениями, зарегистрированными нами в предыдущей работе [4] и также отнесенными к неизвестной фазе;

— в спектре пластин обнаружены очень слабые линии, которые можно отнести к a-C3N4- Интенсивность спектра исключительно слаба вследствие малого количества вещества на пластинах;

— наиболее интенсивные отражения, указывающие на присутствие кремния, обнаружены в порошке, полученном при растирании пластин.

Используя значения параметров кристаллической решетки а и с, опубликованные в [3], нами было показано, что ряд дополнительно полученных в настоящей работе отражений, по сравнению с опубликованными в [4], также относятся к а- и р-фазам С3Кф Эти отражения отмечены в таблице звездочкой. Для наглядности в таблице представлены результаты теоретических расчетов отражений для а- и Р-фаз C3N4, взятые из работы [5]. Отражений, соответствующих кубической, псевдокубической или графитоподобной фазам кристаллического C3N4, на наших рентгенограммах не обнаружено.

Из анализа полученных данных можно сделать вывод, что в вышеуказанных термобарических условиях

аморфный нитрид углерода, полученный в результате реакции термораспада роданида цинка, кристаллизуется в виде а- и р-фаз, а также фаз неизвестного состава и строения. Использование в качестве исходного материала аморфного нитрида углерода, синтезированного из различных начальных веществ, приводит к образованию продукта с примерно равным содержанием а- и Р-фаз C3N4- Следует отметить, что содержание образовавшихся в результате термобарического синтеза кристаллических фаз весьма мало, что препятствует их выделению и проведению более детальных исследований.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 01-03-3284).