نتريد السيليكون

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة

نتريد السيليكون هو مركب كيميائي يتكون من عنصري السيليكون والنيتروجين .3 شمالاًيُعدّ مركب 4 (رباعي نتريد السيليكون الثلاثي) الأكثر استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية والأكثر أهمية تجاريًا بين نتريدات السيليكون، [ 6 ] ويُشير مصطلح "نتريد السيليكون" عادةً إلى هذا التركيب تحديدًا. وهو مادة صلبة بيضاء ذات درجة انصهار عالية، وخامل كيميائيًا نسبيًا، إذ يتأثر بحمض الهيدروفلوريك المخففوالهيدروجينالساخن.3 PO4. يتميز بصلابة عالية (8.5 علىمقياس موس). يتمتع بثبات حراري عالٍ مع خصائص بصرية غير خطية قوية للتطبيقات البصرية بالكامل. [ 7 ]

إنتاج

يتم تحضير نتريد السيليكون عن طريق تسخين مسحوق السيليكون بين 1300  درجة مئوية و 1400  درجة مئوية في جو من النيتروجين:

3 Si + 2 N2 →Si3 شمالاً4

يزداد وزن عينة السيليكون تدريجيًا نتيجةً للتفاعل الكيميائي بين السيليكون والنيتروجين. وبدون استخدام عامل مساعد من الحديد ، يكتمل التفاعل بعد عدة ساعات (حوالي 7 ساعات)، حيث لا يُلاحظ أي زيادة إضافية في الوزن نتيجة امتصاص النيتروجين (لكل غرام من السيليكون).

بالإضافة إلى سي3 شمالاً4 ، تم الإبلاغ في الأدبيات العلمية عن العديد من أطوار نتريد السيليكون الأخرى (ذات الصيغ الكيميائية التي تتوافق مع درجات متفاوتة من النتردة/حالة أكسدة السيليكون). وتشمل هذهالأطوار أحادي نتريد ثنائي السيليكون(Si2N )،أحادي نتريد السيليكون(SiN)وسيسكوينتريدالسيليكون(Si2 شمال3 )، وكل منها عبارة عن أطوار متكافئة. وكما هو الحال معالمواد الحرارية، فإن المنتجات التي يتم الحصول عليها في هذه التفاعلات عالية الحرارة تعتمد على ظروف التفاعل (مثل الوقت ودرجة الحرارة والمواد الأولية بما في ذلك المتفاعلات ومواد الوعاء)، بالإضافة إلى طريقة التنقية. ومع ذلك، فقد أصبح وجود السيسكوينتريد موضع شك منذ ذلك الحين. [ 8 ]

ويمكن تحضيره أيضًا عن طريق طريقة ثنائي الإيميد : [ 9 ]

SiCl4 + 6NH3 →Si(NH)2 + 4NH4 Cl(صلب)عند 0درجة مئوية    
3 Si(NH)2 →Si3 شمالاً4 +ن2 + 3H2 (غ)عند 1000درجة مئوية    

 كما تم فحص الاختزال الكربوني الحراري لثاني أكسيد السيليكون في جو من النيتروجين عند 1400-1450 درجة مئوية: [ 9 ]

3 SiO2 + 6 ج + 2ن2 →Si3 شمالاً4 + 6 CO

طُوِّرت عملية نترجة مسحوق السيليكون في خمسينيات القرن العشرين، عقب "إعادة اكتشاف" نتريد السيليكون، وكانت أول طريقة واسعة النطاق لإنتاج المساحيق. إلا أن استخدام السيليكون الخام منخفض النقاوة تسبب في تلوث نتريد السيليكون بالسيليكات والحديد . ينتج عن تحلل ثنائي الإيميد نتريد سيليكون غير متبلور، والذي يحتاج إلى مزيد من التلدين تحت النيتروجين عند درجة حرارة 1400-1500 درجة مئوية لتحويله إلى مسحوق متبلور؛ وهذه الطريقة تُعد الآن ثاني أهم طريقة للإنتاج التجاري. كان الاختزال الكربوني الحراري أقدم طريقة مستخدمة لإنتاج نتريد السيليكون، ويُعتبر الآن الطريقة الصناعية الأكثر فعالية من حيث التكلفة لإنتاج مسحوق نتريد السيليكون عالي النقاوة. [ 9 ] 

إثبات الفيلم

يتم تشكيل أغشية نتريد السيليكون الإلكترونية باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار (CVD)، أو أحد متغيراته، مثل الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما (PECVD): [ 9 ] [ 10 ]

3 SiH4 (g) + 4NH3 (g) →Si3 شمالاً4 (s) + 12H2 (غ) عند 750-850 درجة مئوية [ 11 ]
3 SiCl4 (g) + 4NH3 (g) →Si3 شمالاً4 (صلب) + 12 HCl (غاز)
3 SiCl2 ساعة2 (g) + 4NH3 (g) →Si3 شمالاً4 (صلب) + 6 HCl (غاز) + 6H2 (ز)

لترسيب طبقات نتريد السيليكون على ركائز أشباه الموصلات (عادة السيليكون)، يتم استخدام طريقتين: [ 10 ]

  1. تقنية الترسيب الكيميائي للبخار تحت ضغط منخفض (LPCVD)، والتي تعمل عند درجة حرارة عالية نسبيًا وتُجرى إما في فرن أنبوبي رأسي أو أفقي، [ 12 ] أو
  2. تقنية الترسيب الكيميائي للبخار الطبقي الذري المعزز بالبلازما (PECVD)، والتي تعمل في درجات حرارة منخفضة نسبيًا (≤ 250 درجة مئوية) وفي ظروف فراغ. [ 13 ] ومن الأمثلة على ذلك استخدام ثنائي (ثنائي إيثيل أمينو) سيلان كمادة أولية للسيليكون وبلازما النيتروجين كمتفاعل . [ 13 ]

نظراً لاختلاف ثوابت الشبكة البلورية لنيتريد السيليكون والسيليكون، قد يحدث شد أو إجهاد ، وذلك تبعاً لعملية الترسيب. ويمكن تقليل هذا الشد، خاصةً عند استخدام تقنية الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما (PECVD)، عن طريق ضبط معايير الترسيب. [ 14 ]

يمكن أيضًا إنتاج أسلاك نانوية من نتريد السيليكون باستخدام طريقة سول-جل، وذلك عن طريق الاختزال الكربوني الحراري متبوعًا بنتردة هلام السيليكا الذي يحتوي على جزيئات كربون فائقة الدقة. ويمكن إنتاج هذه الجزيئات عن طريق تحلل الدكستروز في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 1200 و1350  درجة مئوية. وتشمل تفاعلات التخليق المحتملة ما يلي: [ 15 ]

SiO2 (s) + C(s) → SiO(g) + CO(g)و   
3 SiO(g) + 2 N2 (g) + 3 CO(g) →Si3 شمالاً4 (s) + 3CO2 (ز)أو   
3 SiO(g) + 2 N2 (g) + 3 C(s) →Si3 شمالاً4 (s) + 3 CO(g).

يعالج

يُعدّ إنتاج نتريد السيليكون كمادة صلبة أمرًا صعبًا، إذ لا يمكن تسخينه فوق 1850  درجة مئوية، وهي درجة حرارة أقل بكثير من درجة انصهاره ، نظرًا لتفككه إلى السيليكون والنيتروجين. ولذلك، فإن تطبيق تقنيات التلبيد بالضغط الساخن التقليدية يُشكّل تحديًا. يُمكن تحقيق ربط مساحيق نتريد السيليكون عند درجات حرارة منخفضة بإضافة مواد تُسمى مُساعدات التلبيد أو "المواد الرابطة"، والتي تُحفّز عادةً درجة من التلبيد في الطور السائل. [ 16 ] ويُعدّ استخدام تلبيد البلازما الشرارية بديلاً أنظف ، حيث يتم التسخين بسرعة فائقة (في غضون ثوانٍ) عن طريق تمرير نبضات من التيار الكهربائي عبر المسحوق المضغوط. وقد تم الحصول على مواد نتريد سيليكون مضغوطة عالية الكثافة باستخدام هذه التقنية عند درجات حرارة تتراوح بين 1500 و1700  درجة مئوية. [ 17 ] [ 18 ]

التركيب البلوري والخواص

توجد ثلاثة هياكل بلورية لنيتريد السيليكون ( Si3 شمالاً4 )، ويُشار إليها بالأطوار α و β و γ. [ 19 ] يُعدّ الطورانα و βأكثر أشكالالسيليكون3 شمالاً٤ ، ويمكن إنتاجها في ظروف الضغط العادي. لا يمكن تصنيع طور γ إلا تحت ضغوط ودرجات حرارة عالية، وتبلغ صلابته ٣٥ جيجا باسكال. [ ٢٠ ] [ ٢١ ]

السيليكون ألفا وبيتا3 شمالاًتتميز 4 منها ببنية ثلاثية(رمز بيرسونhP28،المجموعة الفراغيةP31c، رقم 159)وسداسية(hP14، P63، رقم 173)، على التوالي، والتي تتكون منSiNأربعة رباعيات أوجه. يمكن اعتبارها مكونة من طبقات من ذرات السيليكون والنيتروجين بالتسلسل ABAB... أو ABCDABCD... في β-Si3 شمالاً4 و α-Si3 شمالاً4 على التوالي. طبقة AB هي نفسها في الطورين α و β، وطبقة CD في الطور α مرتبطة بطبقة AB بواسطة مستوى انزلاق c.السيليكون3 شمالاً4 رباعيات الأوجه في β-Si3 شمالاًتتصل أربعة منها ببعضها البعض بطريقة تُشكّل أنفاقًا، تمتد بالتوازي مع المحور c للخلية الأساسية. وبسبب مستوى الانزلاق c الذي يربط AB بـ CD، يحتوي التركيب α على تجاويف بدلًا من الأنفاق. γ-Si3 شمالاًيُشار إلى المركب 4 غالبًا في المراجع العلمية باسم التعديل c، قياسًا على التعديل المكعبلنيتريد البورون(c-BN). وهو ذوالإسبينيل، حيث ترتبط ذرتان من السيليكون بست ذرات نيتروجين في شكل ثماني السطوح، بينما ترتبط ذرة سيليكون واحدة بأربع ذرات نيتروجين في شكل رباعي السطوح. [ 22 ]

يؤدي تسلسل التراص الأطول إلى أن يكون طور ألفا أكثر صلابة من طور بيتا. مع ذلك، فإن طور ألفا غير مستقر كيميائيًا مقارنةً بطور بيتا. عند درجات الحرارة العالية، وفي وجود طور سائل، يتحول طور ألفا دائمًا إلى طور بيتا. لذلك، فإن β- Si3 شمالاً4 هو الشكل الرئيسي المستخدم فيSi3 شمالاً4. السيراميك. [ 23 ] قد يحدثنمو غير طبيعي للحبوببيتا3 شمالاً٤ ، حيث تتشكل حبيبات مستطيلة كبيرة الحجم بشكل غير طبيعي ضمن مصفوفة من حبيبات متساوية المحاور أدق حجمًا، ويمكن أن تُستخدم هذه التقنية لتعزيز مقاومة الكسر في هذه المادة عن طريق تجسير الشقوق. [ ٢٤ ] ينشأ النمو غير الطبيعي للحبيباتفي نتريد السيليكون المُطعّم نتيجةً لانتشار مُعزز بالمضافات، وينتج عنه بنى مجهرية مركبة، والتي يمكن اعتبارها أيضًا "مواد مركبة في الموقع" أو "مواد ذاتية التعزيز". [ ٢٥ ]

إضافةً إلى الأشكال البلورية المتعددة لنيتريد السيليكون، قد تتشكل مواد زجاجية غير متبلورة كمنتجات تحلل حراري لبوليمرات ما قبل السيراميك ، وغالبًا ما تحتوي على كميات متفاوتة من الكربون المتبقي (لذا يُفضل اعتبارها كربونات نتريد السيليكون). وعلى وجه التحديد، يمكن تحويل بولي كاربوسيلازان بسهولة إلى شكل غير متبلور من مادة كربونات نتريد السيليكون عند التحلل الحراري، مما يُسهم في تطوير تقنيات معالجة مواد نيتريد السيليكون المستخدمة عادةً في معالجة البوليمرات. [ 26 ]

التطبيقات

بشكل عام، لم تكن المشكلة الرئيسية في تطبيقات نتريد السيليكون هي الأداء التقني، بل التكلفة. ومع انخفاض التكلفة، يتسارع عدد تطبيقات الإنتاج. [ 27 ]

صناعة السيارات

يُعدّ استخدام نتريد السيليكون المُلبّد أحد أبرز تطبيقاته في أجزاء المحركات. فهو يُستخدم في محركات الديزل ، وشمعات التسخين لتسريع بدء التشغيل، وغرف الاحتراق المسبق (غرف الدوامة) لتقليل الانبعاثات ووقت بدء التشغيل والضوضاء، والشواحن التوربينية لتقليل تأخر استجابة المحرك وانبعاثاته. أما في محركات الاحتراق الداخلي ، فيُستخدم نتريد السيليكون في وسادات أذرع الصمامات لتقليل التآكل، وفي توربينات الشواحن التوربينية لتقليل القصور الذاتي وتقليل تأخر استجابة المحرك، وفي صمامات التحكم في غازات العادم لزيادة التسارع. وتشير التقديرات الحالية إلى إنتاج أكثر من 300 ألف شاحن توربيني مصنوع من نتريد السيليكون المُلبّد سنويًا.

يُستخدم نتريد السيليكون في بعض الطلاءات الخزفية عالية الأداء المستخدمة في السيارات لحماية الطلاء. [ 9 ] [ 16 ] [ 27 ]

المحامل

أجزاء محامل Si 3 N 4

تُصنّف محامل نتريد السيليكون إلى نوعين: محامل سيراميكية كاملة ومحامل سيراميكية هجينة ، حيث تكون الكرات مصنوعة من السيراميك والحلقات من الفولاذ. يتميز سيراميك نتريد السيليكون بمقاومة عالية للصدمات مقارنةً بأنواع السيراميك الأخرى. ولذلك، تُستخدم محامل الكرات المصنوعة من سيراميك نتريد السيليكون في المحامل عالية الأداء. ومن الأمثلة البارزة على ذلك استخدام محامل نتريد السيليكون في المحركات الرئيسية لمكوك الفضاء التابع لوكالة ناسا . [ 28 ] [ 29 ]

نظرًا لأن محامل الكرات المصنوعة من نيتريد السيليكون أصلب من المعادن، فإن ذلك يقلل من الاحتكاك مع مسار المحمل. وينتج عن ذلك احتكاك أقل بنسبة 80%، وعمر أطول من ثلاثة إلى عشرة أضعاف، وسرعة أعلى بنسبة 80%، ووزن أقل بنسبة 60%، والقدرة على العمل في ظروف نقص التزييت، ومقاومة أعلى للتآكل، ودرجة حرارة تشغيل أعلى، مقارنةً بالمحامل المعدنية التقليدية. [ 27 ] تزن كرات نيتريد السيليكون 79% أقل من كرات كربيد التنجستن . تُستخدم محامل الكرات المصنوعة من نيتريد السيليكون في محامل السيارات عالية الجودة، والمحامل الصناعية، وتوربينات الرياح ، ورياضة السيارات، والدراجات الهوائية، وأحذية التزلج، وألواح التزلج . تُعد محامل نيتريد السيليكون مفيدة بشكل خاص في التطبيقات التي يمنع فيها التآكل أو المجالات الكهربائية أو المغناطيسية استخدام المعادن، على سبيل المثال، في عدادات تدفق المد والجزر، حيث يمثل تآكل مياه البحر مشكلة، أو في أجهزة استشعار المجال الكهربائي. [ 16 ]

تم إثبات جودة محامل Si3N4 لأول مرة عام 1972 ، لكنها لم تدخل حيز الإنتاج حتى عام 1990 تقريبًا بسبب التحديات المرتبطة بخفض التكلفة. ومنذ ذلك الحين ، انخفضت التكلفة بشكل كبير مع زيادة حجم الإنتاج.3 شمالاًلا تزال المحامل من الفئة الرابعة أغلى من أفضل المحامل الفولاذية بمرتين إلى خمس مرات، إلا أن أدائها المتفوق وعمرها الطويل يبرران اعتمادها السريع. حوالي 15-20 مليونمحامل من الفئة السادسة3 شمالاًتم إنتاج أربع كرات محامل في الولايات المتحدة عام 1996 لاستخدامها في أدوات الآلات والعديد من التطبيقات الأخرى. ويُقدّر معدل النمو بنسبة 40% سنويًا، ولكن قد يكون أعلى من ذلك إذا تم اختيار المحامل الخزفية للتطبيقات الاستهلاكية مثل الزلاجات ذات العجلات ومحركات أقراص الكمبيوتر. [ 27 ]

تشير اختبارات ناسا إلى أن المحامل الهجينة المصنوعة من السيراميك تتميز بعمر إجهاد (تآكل) أقل بكثير من المحامل الفولاذية القياسية. [ 30 ]

مادة مقاومة للحرارة العالية

محرك دفع من نتريد السيليكون. اليسار: مُثبّت على منصة اختبار. اليمين: قيد الاختبار باستخدام وقود الهيدروجين / الأكسجين

لطالما استُخدم نتريد السيليكون في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. وعلى وجه الخصوص، تم تحديده كواحد من المواد الخزفية المتجانسة القليلة القادرة على تحمل الصدمات الحرارية الشديدة والتدرجات الحرارية المتولدة في محركات الصواريخ التي تعمل بالهيدروجين/الأكسجين. ولإثبات هذه القدرة في تصميم معقد، استخدم علماء ناسا تقنية النماذج الأولية السريعة المتقدمة لتصنيع مكون غرفة احتراق/فوهة (دافع) من قطعة واحدة بقطر بوصة واحدة. خضع الدافع لاختبار إطلاق ساخن باستخدام وقود الهيدروجين/الأكسجين، ونجح في اجتياز خمس دورات، بما في ذلك دورة مدتها 5 دقائق عند  درجة حرارة 1320 درجة مئوية. [ 31 ]

في عام 2010 تم استخدام نتريد السيليكون كمادة رئيسية في محركات الدفع الخاصة بمسبار الفضاء أكاتسوكي التابع لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) . [ 32 ]

استُخدم نتريد السيليكون في صناعة "المصاريع الدقيقة" التي طُوّرت لجهاز مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة الموجود على متن تلسكوب جيمس ويب الفضائي . ووفقًا لوكالة ناسا: "تتطلب درجة حرارة التشغيل درجات حرارة منخفضة للغاية، لذا يجب أن يكون الجهاز قادرًا على العمل في درجات حرارة شديدة البرودة. وكان من التحديات الأخرى تطوير مصاريع قادرة على: الفتح والإغلاق بشكل متكرر دون إجهاد؛ والفتح بشكل فردي؛ والفتح على نطاق واسع بما يكفي لتلبية المتطلبات العلمية للجهاز. وقد وقع الاختيار على نتريد السيليكون لاستخدامه في المصاريع الدقيقة نظرًا لقوته العالية ومقاومته للإجهاد." يتيح نظام المصاريع الدقيقة هذا للجهاز رصد وتحليل ما يصل إلى 100 جرم سماوي في وقت واحد. [ 33 ]

طبي

يُستخدم نتريد السيليكون في العديد من التطبيقات في مجال تقويم العظام. [ 34 ] [ 35 ] كما يُعد بديلاً لمادة PEEK (بولي إيثر إيثر كيتون) والتيتانيوم ، واللتان تُستخدمان في أجهزة دمج الفقرات (مع العلم أن الأخيرة باهظة الثمن نسبيًا). [ 36 ] [ 37 ] يُعزى ارتفاع قوة نتريد السيليكون ومتانته وموثوقيته مقارنةً بـ PEEK والتيتانيوم إلى سطحه المحب للماء ذي البنية المجهرية. [ 35 ] [ 36 ] [ 38 ] وتُظهر بعض تركيبات هذه المادة خصائص مضادة للبكتيريا، [ 39 ] أو الفطريات، [ 40 ] أو الفيروسات. [ 41 ]

تشكيل المعادن وقطعها

أول تطبيق رئيسي للسيليكون3 شمالاً4. كانت الأدواتالكاشطة والقاطعة. يُستخدم نتريد السيليكون المتجانس كمادةلأدوات القطع، نظرًا لصلابته وثباته الحراري ومقاومته للتآكل.يُوصى به بشكل خاصللتشغيلللحديدالزهر. تعني الصلابة العالية، ومقاومة الكسر، ومقاومة الصدمات الحرارية أن نتريد السيليكون المُلبّد يمكنه قطع الحديد الزهر والفولاذ الصلب وسبائك النيكل بسرعات سطحية تصل إلى 25 ضعفًا أسرع من تلك التي يتم الحصول عليها باستخدام المواد التقليدية مثل كربيد التنجستن. [ 16 ] استخدامالسيليكون3 شمالاًأحدثت أدوات القطع ذات الأربع طبقات تأثيراً بالغاً على الإنتاج الصناعي. فعلى سبيل المثال، أدى استخدام حشوات نتريد السيليكون في عملية طحن سطح الحديد الزهر الرمادي إلى مضاعفة سرعة القطع، وزيادة عمر الأداة من قطعة واحدة إلى ست قطع لكل حافة، وخفض متوسط ​​تكلفة الحشوات بنسبة 50%، مقارنةًكربيد التنجستن. [ 9 ] [ 27 ]

الإلكترونيات

مثال على الأكسدة الموضعية للسيليكون من خلال قناع Si3N4

يُستخدم نتريد السيليكون غالبًا كعازل وحاجز كيميائي في تصنيع الدوائر المتكاملة ، لعزل البنى المختلفة كهربائيًا أو كقناع حفر في التصنيع الدقيق واسع النطاق . وباعتباره طبقة تخميل للرقائق الدقيقة، فهو يتفوق على ثاني أكسيد السيليكون ، إذ يُعد حاجزًا أفضل بكثير ضد انتشار جزيئات الماء وأيونات الصوديوم ، وهما مصدران رئيسيان للتآكل وعدم الاستقرار في الإلكترونيات الدقيقة. كما يُستخدم أيضًا كعازل بين طبقات السيليكون متعدد التبلور في المكثفات الموجودة في الرقائق التناظرية. [ 42 ]

ناتئ Si3N4 يستخدم في مجاهر القوة الذرية

يحتوي نتريد السيليكون المُرسب بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار عند ضغط منخفض (LPCVD) على نسبة تصل إلى 8% من الهيدروجين. كما أنه يتعرض لإجهاد شد قوي ، مما قد يؤدي إلى تشقق الأغشية التي يزيد سمكها عن 200  نانومتر. ومع ذلك، يتميز بمقاومة كهربائية وقوة عزل كهربائي أعلى من معظم المواد العازلة الشائعة الاستخدام في التصنيع الدقيق (10<sup> 16 </sup> أوم.سم و10  ميجا فولت/سم على التوالي). [ 10 ]

لا يُستخدم نتريد السيليكون فقط، بل تُستخدم أيضًا مركبات ثلاثية مختلفة من السيليكون والنيتروجين والهيدروجين (SiN x H y ) كطبقات عازلة. ويتم ترسيبها بالبلازما باستخدام التفاعلات التالية: [ 10 ]

2 SiH4 (g) +N2 (g) → 2 SiNH(s) + 3H2 (ز)
سيه4 (g) +NH3 (g) → SiNH(s) + 3H2 (ز)

تتميز أغشية SiNH هذه بإجهاد شد أقل بكثير، ولكن بخصائص كهربائية أسوأ (مقاومة نوعية من 10⁶ إلى 10¹⁵  أوم·سم، وقوة عازلة من 1 إلى 5  ميجا فولت/سم)، [ 10 ] [ 43 ] وهي مستقرة حراريًا عند درجات حرارة عالية في ظل ظروف فيزيائية محددة. يُستخدم نتريد السيليكون أيضًا في عملية التصوير الجاف كأحد طبقات أسطوانة التصوير. [ 44 ] كما يُستخدم نتريد السيليكون كمصدر إشعال لأجهزة الغاز المنزلية. [ 45 ] نظرًا لخصائصه المرنة الجيدة، يُعد نتريد السيليكون، إلى جانب السيليكون وأكسيد السيليكون، المادة الأكثر شيوعًا للعوارض الكابولية - وهي عناصر الاستشعار في مجاهر القوة الذرية . [ 46 ]

تطبيقات طموحة

الخلايا الشمسية

غالباً ما تُغطى الخلايا الشمسية بطبقة مضادة للانعكاس . ويمكن استخدام نتريد السيليكون لهذا الغرض، ومن الممكن ضبط معامل انكساره عن طريق تغيير معايير عملية الترسيب. [ 47 ]

الدوائر المتكاملة الضوئية

يمكن تصنيع الدوائر المتكاملة الضوئية باستخدام مواد متنوعة، تُعرف أيضًا باسم منصات المواد. يُعدّ نتريد السيليكون أحد هذه المنصات، إلى جانب السيليكون وفوسفيد الإنديوم ، على سبيل المثال . تتميز الدوائر المتكاملة الضوئية المصنوعة من نتريد السيليكون بتغطية طيفية واسعة وفقدان ضوئي منخفض. [ 48 ] وهذا ما يجعلها مناسبة للغاية لأجهزة الكشف، وأجهزة قياس الطيف، وأجهزة الاستشعار الحيوية، والحواسيب الكمومية. وقد حققت شركة LioniX International أدنى معدلات فقدان انتشار مُسجلة في نتريد السيليكون (من 0.1  ديسيبل/سم إلى 0.1 ديسيبل/م) باستخدام موجهات TriPleX من إنتاجها. [ 49 ] 

أغشية عالية الإجهاد

برز نتريد السيليكون كمنصة مثالية لأجهزة الأغشية الرقيقة عالية التحمل . [ 50 ] [ 51 ] وقد استُخدمت هذه الأجهزة كأجهزة استشعار في مجموعة واسعة من التجارب العلمية، بما في ذلك تطبيقات التحليل الطيفي [ 52 ] والبحث عن المادة المظلمة . [ 53 ]

تاريخ

أُبلغ عن أول عملية تخليق لنيتريد السيليكون عام 1857 على يد هنري إتيان سانت كلير ديفيل وفريدريش فولر . [ 54 ] في طريقتهما، سُخّن السيليكون في بوتقة موضوعة داخل بوتقة أخرى مملوءة بالكربون لتقليل نفاذية الأكسجين إلى البوتقة الداخلية. وقد أبلغوا عن منتج أطلقوا عليه اسم نيتريد السيليكون، لكن دون تحديد تركيبه الكيميائي. وكان بول شوتزنبرغر أول من أبلغ عن منتج بتركيب رباعي النيتريد، Si3 شمالاًفي عام 1879، تم الحصول على السيليكون عن طريق تسخينه مع البرسك (معجون مصنوع من مزيج الفحم النباتي أو الفحم الحجري أو فحم الكوك مع الطين، والذي يُستخدم بعد ذلك لتبطين البواتق) في فرن الصهر. وفي عام 1910، قام لودفيج فايس وثيودور إنجلهارت بتسخين السيليكون تحت النيتروجين النقي لإنتاجالسيليكون.3 شمالاً4. [ 55 ] قام كل من إي. فريدريش و ل. سيتيج بصنع Si3N4فيعام1925عنطريق الاختزال الكربوني الحراري تحت النيتروجين، أي عن طريق تسخين السيليكا والكربون والنيتروجين عند 1250-1300درجة مئوية. 

ظلّ نتريد السيليكون مجرد مادة كيميائية مثيرة للاهتمام لعقود قبل استخدامه في التطبيقات التجارية. ففي الفترة من عام 1948 إلى عام 1952، تقدمت شركة كاربوراندوم، في شلالات نياجرا، نيويورك، بطلبات للحصول على عدة براءات اختراع لتصنيع واستخدام نتريد السيليكون. [ 9 ] وبحلول عام 1958، كان نتريد السيليكون من إنتاج شركة هاينز ( يونيون كاربايد ) قيد الإنتاج التجاري لأنابيب المزدوجات الحرارية ، وفوهات الصواريخ، والقوارب والبواتق المستخدمة في صهر المعادن. أما العمل البريطاني على نتريد السيليكون، الذي بدأ عام 1953، فقد استهدف الأجزاء عالية الحرارة من التوربينات الغازية ، وأسفر عن تطوير نتريد السيليكون المُرتبط بالتفاعل ونتريد السيليكون المضغوط بالحرارة. وفي عام 1971، أبرمت وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية عقدًا بقيمة 17 مليون دولار أمريكي  مع شركتي فورد وويستنجهاوس لتصنيع توربينين غازيين من السيراميك. [ 56 ]

على الرغم من أن خصائص نتريد السيليكون كانت معروفة جيدًا، إلا أن وجوده الطبيعي لم يُكتشف إلا في تسعينيات القرن الماضي، على شكل شوائب دقيقة ( بحجم 2 ميكرومتر × 0.5 ميكرومتر تقريبًا) في النيازك . سُمي هذا المعدن بالنيريت نسبةً إلى رائد علم قياس الطيف الكتلي ، ألفريد أو سي نير . [ 57 ] ويُحتمل أن يكون هذا المعدن قد اكتُشف سابقًا، أيضًا حصريًا في النيازك، على يد جيولوجيين سوفييت. [ 58 ]  

مراجع

  1. ↑ "نيتريد السيليكون (مركب)" . PubChem . تم الاسترجاع في 2023-06-04 .
  2. 1 2 3 4 هاينز، ويليام م.، محرر. (2011). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 92 ). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي . ص 4.88. ISBN   1-4398-5511-0.
  3. ↑ قاعدة بيانات معامل الانكسار . refractiveindex.info.
  4. ↑ ويليام م. هاينز، محرر. (2016). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء: كتاب مرجعي سريع للبيانات الكيميائية والفيزيائية (2016-2017، الطبعة 97). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN  978-1-4987-5428-6. OCLC 930681942 . 
  5. ↑ رقم المنتج SI-501، بيانات سلامة المواد لمسحوق نتريد السيليكون . مؤرشف بتاريخ 2014-06-06 في أرشيف الإنترنت . metal-powders-compounds.micronmetals.com.
  6. ↑ ميلور، جوزيف ويليام (1947). دراسة شاملة في الكيمياء غير العضوية والنظرية . المجلد 8. لونجمانز، جرين وشركاه. الصفحات 115-117 . OCLC 493750289 .   
  7. ↑ لوبيز-سواريز، أ.؛ توريس-توريس، س.؛ رانجيل-روخو، ر.؛ رييس-إسكيدا، ج.أ.؛ سانتانا، ج.؛ ألونسو، ج.س.؛ أورتيز، أ.؛ أوليفر، أ. (2009-06-08). "تعديل الامتصاص البصري غير الخطي واستجابة كير البصرية التي يُظهرها السيليكون النانوي البلوري المُدمج في طبقة من نتريد السيليكون" . مجلة أوبتكس إكسبرس . 17 (12): 10056-10068 . رمز Bibcode : 2009OExpr..1710056L . doi : 10.1364/OE.17.010056 . ISSN 1094-4087 . PMID 19506657 .  
  8. ↑ كارلسون، أو إن (1990). "نظام N-Si (النيتروجين-السيليكون)". نشرة مخططات أطوار السبائك . 11 (6): 569-573 . doi : 10.1007/BF02841719 .
  9. 1 2 3 4 5 6 7 رايلي، فرانك ل. (2004). "نيتريد السيليكون والمواد ذات الصلة". مجلة الجمعية الأمريكية للخزف . 83 (2): 245-265 . doi : 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01182.x .
  10. 1 2 3 4 5 نيشي، يوشيو؛ دورينغ، روبرت (2000). دليل تكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات . مطبعة سي آر سي. الصفحات 324-325 . ISBN  978-0-8247-8783-7.
  11. ↑ مورغان، د. ف.؛ بورد، ك. (1991). مقدمة في تكنولوجيا أشباه الموصلات الدقيقة ( الطبعة الثانية). تشيتشستر، غرب ساسكس، إنجلترا: جون وايلي وأولاده. ص 27. ISBN   978-0-471-92478-4.
  12. ↑ "شركة كريستك تكنولوجي تريدينج المحدودة، مقارنة بين أفران الأنابيب الرأسية والأفقية في صناعة أشباه الموصلات" . crystec.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2009-06-06 .
  13. شين ، جي؛ روزيبوم، فريد؛ ماملي، ألفريدو (2023). "ترسيب طبقات ذرية مكانية معززة ببلازما الضغط الجوي لنيتريد السيليكون عند درجة حرارة منخفضة" . ترسيب الطبقات الذرية . doi : 10.15212/aldj-2023-1000 . S2CID 257304966. تاريخ الاسترجاع: 30 أبريل 2023 . 
  14. ↑ "شركة كريستك تكنولوجي تريدينج المحدودة، ترسيب طبقات نتريد السيليكون" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2009-06-06 .
  15. ^ غوش تشودوري، ماهوا؛ دي، رجيب؛ ميترا، مانوج ك.؛ داس، جوبس سي؛ موخيرجي، سيدهارتا (2008). "طريقة جديدة لتركيب أسلاك α-Si 3 N 4 النانوية بطريقة sol-gel" . علوم وتكنولوجيا المواد المتقدمة . 9 (1): 5002. بيب كود : 2008STAdM...9a5002G . دوى : 10.1088/1468-6996/9/1/015002 . بمك 5099808 . بميد 27877939 .  
  16. 1 2 3 4 سوريل، كريس (2001-02-06). "خصائص وتطبيقات نتريد السيليكون (Si₃N₄)" . مجلة AZo للمواد . ISSN 1833-122X . OCLC 939116350 .  
  17. ↑ نيشيمورا، ت.؛ شو، إكس.؛ كيموتو، ك.؛ هيروساكي، ن.؛ تاناكا، هـ. (2007). "تصنيع سيراميك نانوي من نتريد السيليكون - تحضير المسحوق والتلبيد: مراجعة" . مجلة علوم وتكنولوجيا المواد المتقدمة . 8 ( 7-8 ): 635-643 . Bibcode : 2007STAdM...8..635N . doi : 10.1016/j.stam.2007.08.006 .
  18. ↑ بينغ ، ص 38
  19. ↑ "التركيب البلوري لـ Si3N4 " . hardmaterials.de . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2009-06-06 .
  20. ↑ جيانغ، جيه زد؛ كراغ، إف؛ فروست، دي جيه؛ ستال، كيه؛ لينديلوف، إتش. (2001). "صلابة واستقرار حراري لنيتريد السيليكون المكعب". مجلة الفيزياء: المادة المكثفة . 13 (22): L515. رمز Bibcode : 2001JPCM...13L.515J . doi : 10.1088/0953-8984/13/22/111 . S2CID 250763667 . 
  21. ↑ "خصائص غاما- Si3N4 " . مؤرشف من الأصل في 15 يوليو 2006. تم الاطلاع عليه في 6 يونيو 2009 .
  22. ↑ بينغ ، الصفحات 1-3
  23. ↑ تشو، شينوين؛ ساكا، يوشيو (2008). "نتريد السيليكون المُحكم: المعالجة والخواص المتباينة" . مجلة علوم وتكنولوجيا المواد المتقدمة . 9 (3): 3001. Bibcode : 2008STAdM...9c3001Z . doi : 10.1088/ 1468-6996 /9/3/033001 . PMC 5099652. PMID 27877995 .  
  24. ↑ نمو الحبيبات غير الطبيعي، مجلة نمو البلورات
  25. ↑ تأثير نمو حبيبات نتريد السيليكون بيتا على القوة، ومعامل ويبول، وصلابة الكسر. مجلة الجمعية الأمريكية للخزف
  26. ^ وانغ ، شيفان. شميت، فرانزيسكا؛ هانور، دوريان؛ كام، بول هـ. لي، شوانغ؛ جورلو، ألكسندر (2019). "التصنيع الإضافي للسيراميك من بوليمرات ما قبل السيراميك: نهج مجسم متعدد الاستخدامات بمساعدة كيمياء النقر بالثيول-إيني". التصنيع المضاف . 27 : 80 – 90. أرخايف : 1905.02060 . بيب كود : 2019arXiv190502060W . دوى : 10.1016/j.addma.2019.02.012 . S2CID 104470679 . 
  27. 1 2 3 4 5 ريتشيرسون، ديفيد دبليو؛ فريتا، دوغلاس دبليو (22 سبتمبر 1998). "صناعة السيراميك". فرص السيراميك المتقدم لتلبية احتياجات صناعات المستقبل . مختبر أوك ريدج الوطني. hdl : 2027/coo.31924090750534 . OCLC 692247038 . 
  28. ↑ "كرات السيراميك تزيد من عمر محامل محرك المكوك الفضائي" . ناسا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 أكتوبر 2004. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يونيو 2009 .
  29. ↑ "تحسينات المحرك الرئيسي لمكوك الفضاء" . ناسا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يونيو 2009 .
  30. ↑ زاريتسكي، إروين ف.؛ فليك، برايان ل.؛ هندريكس، روبرت س. (1 أبريل 2005). "تأثير كرات وأسطوانات نيتريد السيليكون على عمر محامل الدوران" .
  31. ↑ إيكل، أندرو ج. (1999). "نجاح اختبار إطلاق محركات دفع صاروخية من نيتريد السيليكون" . ناسا. مؤرشف من الأصل في 4 أبريل 2009.
  32. ↑ نتيجة مناورة التحكم في المدار لمركبة "أكاتسوكي" المدارية لدراسة مناخ كوكب الزهرة . جاكسا (2010-07-06)
  33. ↑ تلسكوب جيمس ويب الفضائي / مركز غودارد لرحلات الفضاء > الابتكارات > المصاريع الدقيقة / ناسا (2020-06-25) .
  34. ^ أولوفسون ، جوانا. غريك، ت. ميكائيل؛ برليند، تورون؛ بيرسون، سيسيليا. جاكوبسون، ستافان. إنجكفيست، هاكان (2012). "تقييم نيتريد السيليكون كبديل مقاوم للتآكل وقابل للامتصاص لاستبدال مفصل الورك بالكامل" . المادة الحيوية . 2 (2): 94-102 . دوى : 10.4161/biom.20710 . بمك 3549862 . بميد 23507807 .  
  35. 1 2 مازوتشي، م؛ بيلوسي، أ (2008). "حول إمكانية استخدام نتريد السيليكون كمادة خزفية لزراعة العظام الهيكلية. الجزء الأول: المعالجة، البنية المجهرية، الخواص الميكانيكية، السمية الخلوية". مجلة علوم المواد: المواد في الطب . 19 (8): 2881-2887 . doi : 10.1007/ s10856-008-3417-2 . PMID 18347952. S2CID 10388233 .  
  36. 1 2 ويبستر، تي جيه؛ باتيل، إيه إيه؛ رحمان، إم إن؛ سوني بال، بي. (2012). "الخصائص المضادة للعدوى والاندماج العظمي لغرسات نتريد السيليكون، وبولي (إيثر إيثر كيتون)، والتيتانيوم". أكتا بيوماتيريليا . 8 (12): 4447-54 . doi : 10.1016/j.actbio.2012.07.038 . PMID 22863905 . 
  37. ↑ أندرسون، إم سي؛ أولسن، آر (2010). "نمو العظام داخل نتريد السيليكون المسامي" . مجلة أبحاث المواد الطبية الحيوية، الجزء أ . 92 (4): 1598-1605 . doi : 10.1002/jbm.a.32498 . PMID 19437439 . 
  38. ↑ عرفات، أحمد؛ شروين، كارين؛ دي سميت، لويس سي بي إم؛ سودولتر، إرنست جيه آر؛ زويلهوف، هان (2004). "التخصيص الوظيفي لأسطح نتريد السيليكون". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 126 (28): 8600-8601 . Bibcode : 2004JAChS.126.8600A . doi : 10.1021/ja0483746 . PMID 15250682 . 
  39. ^ بيزوتي، جوزيبي. مارين، إيليا؛ أداتشي، تيتسويا؛ ليروسي، فيديريكا؛ روندينيلا، ألفريدو؛ بوشيتو، فرانشيسكو؛ تشو، وينليانغ؛ كيتاجيما، تاكاشي؛ إينادا، كوسوكي؛ ماكنتاير، بريان J .؛ بوك ، ريان م. (2018/04/24). “دمج Si3 N4 في PEEK لإنتاج غرسات العمود الفقري المضادة للبكتيريا والعظمية والشفافة”. العلوم البيولوجية الجزيئية . 18 (6) 1800033. دوى : 10.1002/mabi.201800033 . ردمك 1616-5187 . بميد 29687593 .  
  40. ↑ ماكنتاير، ب.، بوك، ر.، وبال، طلب BSUS رقم 20200079651. 2020.
  41. ^ بيزوتي، جوزيبي. أوجيتاني، إيريكو؛ شين يا، ماساهارو؛ أداتشي، تيتسويا؛ مارين، إيليا؛ بوشيتو، فرانشيسكو؛ تشو، وينليانغ؛ مازدا، أسامة (2020-06-20). “التعطيل السريع لـ SARS-CoV-2 بواسطة نيتريد السيليكون والنحاس ونيتريد الألومنيوم”. bioRxiv 10.1101/2020.06.19.159970 . 
  42. ↑ بيرسون، هيو أو. (1992). دليل الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) . ويليام أندرو. ص 282. ISBN  978-0-8155-1300-1.
  43. ↑ سزي، سيمون م.؛ لي، مينغ-كوي (2012). أجهزة أشباه الموصلات: الفيزياء والتكنولوجيا ( الطبعة الثالثة). نيويورك، نيويورك: وايلي. ص 406. ISBN   978-1-118-13983-7.
  44. ^ ديوك، تشارلز ب. نولاندي، جان؛ تيريت تريسي (2002). “علم السطح للتصوير الجاف” (PDF) . علوم السطح . 500 ( 1 – 3): 1005 – 1023. بيب كود : 2002SurSc.500.1005D . دوى : 10.1016/S0039-6028(01)01527-8 .
  45. ↑ ليفينسون، إل إم وآخرون (17 أبريل 2001) "نظام إشعال لجهاز يعمل بالغاز" براءة اختراع أمريكية رقم 6,217,312
  46. ↑ أورينغ، م. (2002). علم مواد الأغشية الرقيقة: الترسيب والبنية . دار النشر الأكاديمية. ص 605. ISBN  978-0-12-524975-1.
  47. ↑ راجيندر شارما (2 يوليو 2019). "تأثير ميل الضوء الساقط على أداء الخلايا الشمسية السيليكونية" . هيليون . 5 (7) e01965. Bibcode : 2019Heliy...501965S . doi : 10.1016/ j.heliyon.2019.e01965 . PMC 6611928. PMID 31317080 .  
  48. ^ بوزافيروف، كيريل أ. بابورين، ألكسندر س.؛ سيرجيف، يفغيني ف؛ أفديف، سيرجي S.؛ لوتكوف، إيفجيني س.؛ أندرونيك، ميهيل؛ ستوكالوفا، فيكتوريا E.؛ باكليكوف، ديمتري أ؛ دياكونوف، إيفان الخامس؛ سكريابين، نيكولاي ن.؛ سايجين، ميخائيل يو؛ كوليك، سيرجي ب. ريجيكوف، ايليا أ. روديونوف ، إيليا أ. (2023/05/01). “الدوائر المرحلية الضوئية من نيتريد السيليكون منخفضة الخسارة لعرض النطاق الترددي القريب من الأشعة تحت الحمراء” . البصريات اكسبريس . 31 (10): 16227– 16242. أرخايف : 2210.15984 . Bibcode : 2023OExpr..3116227B . doi : 10.1364/oe.477458 . ISSN: 1094-4087 . PMID: 37157706 .  
  49. ^ رولوفزين ، كريس جي إتش. هوكمان، مارسيل. كلاين، إدوين J .؛ ويفرز، لينارت S .؛ تيمينز، رويلوف برناردوس؛ مارشينكو، دينيس؛ جيسكوس، ديمتري. ديكر، رونالد. أليبي، أندريا؛ جروتجانز، روبرت؛ فان ريس، ألبرت؛ أولدنبويفينج، رود م.؛ إيبينج، جورن ب. هايدمان، رينيه G.؛ وورهوف ، كيرستين (يوليو 2018). "الأدلة الموجية الضوئية Si3N4 TriPleX منخفضة الخسارة: نظرة عامة على التكنولوجيا والتطبيقات" . مجلة IEEE لموضوعات مختارة في الإلكترونيات الكمومية . 24 (4): 1– 21. بيب كود : 2018IJSTQ..2493945R . doi : 10.1109/JSTQE.2018.2793945 . ISSN 1077-260X . S2CID 3431441 .  
  50. ↑ ويلسون، دي جيه؛ ريغال، سي إيه؛ باب، إس بي؛ كيمبل، إتش جيه (13 نوفمبر 2009). "ميكانيكا بصرية تجويفية مع أغشية SiN متكافئة التركيب" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 103 (20) 207204. arXiv : 0909.0970 . Bibcode : 2009PhRvL.103t7204W . doi : 10.1103/PhysRevLett.103.207204 . PMID 20366008 . 
  51. ^ سيرا، إي. باواج، م.؛ بوريلي، أ. دي جوزيبي، ج؛ فورتي، س.؛ كرالج، ن.؛ مالوسي، ن.؛ ماركوني، L.؛ مارين، ف. مارينو، ف. مورانا، ب. ناتالي، ر. باندرود، ج.؛ بونتين، أ. برودي، جورجيا (2016/06/01). “التصنيع الدقيق لأغشية نيتريد السيليكون عالية الضغط الدائرية ذات المساحة الكبيرة للتطبيقات الميكانيكية البصرية”. تقدم AIP . 6 (6) 065004. أرخايف : 1601.02669 . بيب كود : 2016AIPA....6f5004S . دوى : 10.1063/1.4953805 . ردمك 2158-3226 . 
  52. ↑ راموس، دانيال؛ مالفار، أوسكار؛ ديفيس، زاكاري جيه؛ تامايو، خافيير؛ كاليخا، مونتسيرات (14 نوفمبر 2018). "مطيافية البلازمون النانوية الميكانيكية لجزيئات الذهب النانوية المفردة" . رسائل نانو . 18 (11): 7165-7170 . Bibcode : 2018NanoL..18.7165R . doi : 10.1021/acs.nanolett.8b03236 . hdl : 10261/181326 . ISSN 1530-6984 . PMID 30339403 .  
  53. ↑ مانلي، جاك؛ تشودري، ميتول داي؛ غرين، دانيال؛ سينغ، سواتي؛ ويلسون، دالزيل ج. (10 فبراير 2021). "البحث عن المادة المظلمة المتجهة باستخدام مقياس تسارع بصري ميكانيكي" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 126 (6) 061301. arXiv : 2007.04899 . Bibcode : 2021PhRvL.126f1301M . doi : 10.1103/PhysRevLett.126.061301 . PMID 33635693 . 
  54. ^ “Ueber das Stickstoffsilicium”. أنالين دير الكيمياء والصيدلة . 104 (2): 256. 1857. دوى : 10.1002/jlac.18571040224 .
  55. ^ فايس، إل. وإنجلهاردت، تي (1910). "Über die Stickstoffverbindungen des Siliciums" . Z. أنورج. آلج. الكيمياء . 65 (1): 38-104 . دوى : 10.1002/zaac.19090650107 .
  56. ↑ كارتر، سي. باري ونورتون، إم. جرانت (2007). المواد الخزفية: العلم والهندسة . سبرينغر. ص 27. ISBN  978-0-387-46270-7.
  57. ↑ لي، إم آر؛ راسل، إس إس ؛ أردن، جيه دبليو؛ بيلينجر، سي تي (1995). "نيريت (Si3N4 ) ، معدن جديد من الكوندريتات العادية والإنساتيتية". علم النيازك . 30 (4): 387. Bibcode : 1995Metic..30..387L . doi : 10.1111/j.1945-5100.1995.tb01142.x .
  58. ↑ "نيريت" . ميندات . تم الاسترجاع في 2009-08-08 .

المصادر المذكورة

  • بينغ، هونغ ( 2004). تلبيد سيراميك Si3N4 بالبلازما الشرارية : آلية التلبيد - تصميم البنية المجهرية - تقييم الخصائص (أطروحة دكتوراه). جامعة ستوكهولم. ISBN 978-91-7265-834-9.