Die Diffusion von Silizium in Nb₅Si₃

Abstract

The kinetics of the reaction of NbSi₂ with Nb metal to form Nb₅Si₃ have been determined in the temperature range 700 to 1700° C. Growth of the Nb₅Si₃ layer depends on the diffusion of silicon through Nb₅Si₃. The homogeneity range of Nb₅Si₃ is found to be 1.5% from the concentration gradient, and the potential diffusion coefficient of silicon, derived from the layer growth coefficients, to be

$$D_{Si}^{Nb_5 Si_3 } = 0.51 \cdot 10^{ - 12} \exp ( - 48/RT) [cm^2 /\sec ]$$

The effect of the experimental arrangement on the absolute values of the layer growth constant is explained by derivations of the actual phase boundary concentrations from the equilibrium concentrations in dependence on the countercurrent diffusion flow.

Zusammenfassung

Die Kinetik der Reaktion von NbSi₂ mit Nb-Metall zu Nb₅Si₃ wird im Temperaturbereich von 700–1700° C bestimmt. Das Wachstum der Nb₅Si₃-Schicht wird von der Silicium-Diffusion durch Nb₅Si₃ kontrolliert. Der Homogenitätsbereich von Nb₅Si₃ wird aus dem Konzentrationsgefälle zu 1,5 Atomprozent gefunden und der partielle Diffusionskoeffizient von Silicium aus den Schichtwachstumskoeffizienten zu

$$D_{Si}^{Nb_5 Si_3 } = 0.51 \cdot 10^{ - 12} \exp ( - 48/RT) [cm^2 /\sec ]$$

Der Einfluß der experimentellen Anordnung auf die Absolutwerte der Schichtwachstumskonstante wird durch Abweichungen der tatsächlichen Phasengrenzkonzentrationen von den Gleichgewichtskonzentrationen in Abhängigkeit vom gegenläufigen Diffusionsstrom erklärt.