[发明专利]氮化硅烧结体及其制造方法

权利要求书

1.一种通过Si粉末的反应烧结得到的氮化硅烧结体，其特征在于氮化硅烧结体的未配对电子浓度为10¹⁵/cm³～10²¹/cm³，并且它含有元素换算值为0.1-15mol％的选自稀土元素、Al、Mg、Ca的至少一种元素，以及含有元素换算值为0.5-15mol％的价态为+1～+3价且其共价键半径RM与Si的共价键半径RSi之间有(RM-RSi)/RSi＜0.5的关系的除Al、Mg、Ca以外的元素。

2.一种根据权利要求1的氮化硅烧结体，其特征在于其相对密度为99％或更高，3点弯曲强度为800MPa或更高。

3.一种根据权利要求1或2的氮化硅烧结体，其特征在于所说的价态+1～+3价的除Al、Mg、Ca以外的元素是选自Sc、Ni、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ti、Zn、Ga、Ge的至少一种元素。

4.一种根据权利要求1或2的氮化硅烧结体，其特征在于它含有元素换算值为0.5～10mol％的所说的选自稀土元素、Al、Mg、Ca的至少一种元素，以及含有元素换算值为1.0～10mol％的所说的价态在+1～+3价的除Al、Mg、Ca以外的元素。

5.一种通过Si粉末的反应烧结制造氮化硅烧结体的方法，其特征在于使用未配对电子浓度为10¹⁵/cm³～10²⁰/cm³的Si粉末，并在所说的Si粉末中添加元素换算值为0.1～15mol％的选自稀土元素、Al、Mg、Ca的至少一种元素的化合物作为烧结助剂，以及添加元素换算值为0.5～15mol％的价态在+1～+3价的且其共价键半径RM与Si的共价键半径RSi之间具有(RM-RSi)/RSi＜0.5的关系的除Al、Mg、Ca以外的元素或其化合物作为氮空位形成剂得到坯体，并对所得的坯体进行反应烧结。

6.一种根据权利要求5的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于所说的Si粉末是通过把市售Si粉末在非氮气气氛中于300～800℃的温度下煅烧1～5小时而得到的。

7.一种根据权利要求6的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于所说的气氛为空气、氢气、氩气、或者10torr以下的真空。

8.一种根据权利要求5的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于所说的氮空位形成剂是选自Sc、Ni、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ti、Zn、Ga和Ge的至少一种元素或其化合物。

9.一种根据权利要求5或8的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于所说的烧结助剂和/或氮空位形成剂是所说的各元素的氧化物、氮化物、碳化物、醇盐、硬脂酸盐、或者月桂酸盐。

10.一种根据权利要求5或8的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于所述坯体在氮气气氛中于1300～1400℃下保温进行氮化处理，然后再在1500～1800℃下烧结。

11.一种根据权利要求9的氮化硅烧结体的制造方法，其特征在于所述坯体在氮气气氛中于1300～1400℃下保温进行氮化处理，然后再在1500～1800℃下烧结。