Verfahren zum Beschichten einer Unterlage mit einer borhaltigen amorphen Ablagerung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Beschichtungsverfahren, bei denen ein Gas zersetzt wird, sind gut bekannt. Die Verwendung solcher Verfahren zur Ablagerung von Schichten auf fadenförmigen Unterlagen unendlicher Länge ist in letzter Zeit in grossem Umfange untersucht worden. Wenn eine sehr dünne, fadenförmige Unterlage verwendet wird und die Ablagerung praktisch frei von Mängeln und Kristallbildung ist, ergibt sich ein Faden hoher Festigkeit, welcher vorwiegend aus den Zersetzungsprodukten der gasförmigen Verbindung besteht. Solche Fäden können mit grossem Vorteil als Verstärkungen in zusammengesetzten Materialien grosser Festigkeit verwendet werden.
Bei der Herstellung von Fäden der beschriebenen Art sind zwei Probleme aufgetreten. Diese Fäden können einmal nur hergestellt werden, wenn die Zersetzung in einer Atmosphäre, welche praktisch frei von Verunreinigungen ist, ausgeführt wird. Weiter ist es für die erwünschte Dichte und Festigkeit wichtig, dass das Kernmaterial, d.h. die fadenförmige Unterlage so fein und so leicht wie möglich ist. Aus diesem Grunde ist die fadenförmige Unterlage aber auch ausserordentlich empfindlich.
Darum müssen Vorrichtungen. die für eine kontinuierliche Erzeugung eines starken Fadens unendlicher Länge durch die Ablagerung eines Materials auf einem geeigneten Kernmaterial vorgesehen sind, im Stande sein, ein hohes Vakuum und eine sehr geringe Verunreinigungskonzentration im Beschichtungsraum aufrecht zu erhalten, und dürfen nur ein Mindestmass an mechanischen Kräften, wie beispielsweise Reibungswiderstand, auf die fadenförmige Unterlage. wenn diese die Vorrichtung durchläuft, ausüben. Bisher ist keine solche Vorrichtung erhältlich gewesen.
Das zu beschreibende Verfahren ist insbesondere auf die Ablagerung von amorphem Bor oder Bor-Kohlenstoff auf fadenförmigen Unterlagen vorgesehen. Der Ausdruck amorph soll nicht aussagen, dass keine kristallinen Strukturen in der Ablagerung vorhanden sind. sondern nur, dass durch die gegenwärtig verfügbaren Techniken, wie beispielsweise Röntgenstrahlen-Diffraktion usw. keine kristalline Struktur feststellbar ist.
Bekannte Verfahren zur Ablagerung von amorphem Bor oder Bor-Kohlenstoff benötigen Arbeitstemperaturen, welche viele als wünschenswert angesehene Unterlage gematerialien, wie beispielsweise Metalle oder Siliziumoxyd zerstören oder deren Zersetzung bewirken. Weiter sind diese Verfahren verhältnismässig langsam, und mit ihnen ist eine technisch einwandfreie Herstellung von qualitativ hochwertigen Ablagerungen nicht möglich.
Beispielsweise besteht das bekannteste Verfahren zur Herstellung von amorphen Bor-Kohlenstoffablagerungen darin, die Unterlage auf eine Temperatur unterhalb 1100 C in der Anwesenheit von Bortrichlorid, Methan und Wasserstoff zu erwärmen. Amorphes Bor konnte bisher nur durch die Zersetzung von Borhalogeniden bei Temperaturen oberhalb 12000C oder durch die Zersetzung von Diboran in sehr stark verdünnter Mischung mit inerten Gasen bei Temperaturen im Bereich von 600 bis 9000C hergestellt werden. Bei diesen Verfahren können Unterlagen. wie Metalle oder Siliziumoxyd, welche bei Temperaturen oberhalb 1 1100 C unerwünschte physikalische oder chemische Veränderungen erleiden, nicht verwendet werden. Die Zersetzung von verdünntem Diboran kann zwar bei tieferen Temperaturen durchgeführt werden, ist aber ausserordentlich langsam.
Wie genauere Untersuchungen gezeigt haben, ist dieses Verfahren durch die Diffusionsgeschwindigkeit der reaktionsfähigen Bestandteile des Gasgemisches an die zu beschichtende Oberfläche des Fadens begrenzt. Alle Versuche, die Zersetzungsgeschwindigkeit durch die Steigerung der Konzentration des Diboran zu steigern, führten zu empfindlichen Verschlechterungen der Eigenschaften der Ablagerung durch den Einschluss von Diboran-Polymerisationsprodukten in der Borablagerung.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden.
Das Verfahren nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch das Einbringen der Unterlage in eine Beschich tungskammer, die als Beschichtungsgas 10 bis 25 torr eines Borans oder eines kohlenwasserstoffsubstituierten Borans enthält, und durch das Erhitzen der Unterlagen auf eine Temperatur im Bereich von 550 bis 10000C.
Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Beschichtungskammer der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,
Fig. 3 ist ein horizontaler Längsschnitt durch ein Ende der Beschichtungskammer der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.
Fig. 4 ist ein anderer horizontaler Längsschnitt durch ein Ende der Beschichtungskammer der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.
In Fig. 1 ist eine rohrförmige Beschichtungsvorrichtung 1 gezeigt, welche eine Beschichtungskammer, und an jedem Ende dieser Kammer eine äussere Kammer 2, Einlassrohre 3 für das vorzugsweise gasförmige Beschichtungsmaterial, Vakuumleitungen 4, Vorvakuumleitungen 5. Einlässe 6 und Auslässe 7 für ein inertes Spülgas, und mehrere elektrische Leitungen 8, die in die Beschichtungskammer 1 eingeführt sind, aufweist.
Der in Fig. 2 gezeigte Querschnitt durch die Be scbichtungskammer 1 zeigt eine Vorvakuumleitung 5, einen Einlass 6 und einen Auslass 7 für das inerte Spülgas. und eine mit einer Öffnung 12 versehene Leitfläche 11 für das Beschichtungsgas.
Weiter ist in Fig. 2 ein elektrischer Leiter 8 gezeigt, welcher in die Beschichtungskammer 1 eingeführt und mit einem Quecksilberstandrohr 9, dessen oberes Ende in der Nähe der Mittellinie der rohrförmigen Beschichtungskammer 1 Schlitze 10 aufweist, verbunden ist. Das Quecksilberstandsrohr ist ein rohrförmiger Behälter für Quecksilber mit einem Innendurchmesser von etwa 0.23 cm. Die Schlitze 10 weisen eine Breite von etwa 0,08 cm auf. Wenn dieses Rohr mit Quecksilber gefüllt ist, kann ein elektrischer Kontakt, der sich durch einen sehr geringen Reibungswiderstand auszeichnet. zwischen dem Quecksilber und einem elektrisch leitenden Faden, der durch die Schlitze 10 geführt ist, hergestellt werden.
Die Oberflächenspannung des Quecksilbers ist ausreichend, um das Durchsickern des Quecksilbers durch die Schlitze zu verhindern. Das Quecksilberstandsrohr wird als elektrischer Kontakt für das Widerstandserhitzen einer leitenden, fadenförmigen Unterlage in der Beschichtungskammer verwendet.
In Fig. 3 sind die Leitfläche 11 mit ihrer schlitzförmigen Öffnung 12, der elektrische Leiter und das Quecksilberstandrohr 9 und ein Teil der Beschichtungskammer 1 Zu sehen. Die Beschichtungskammer 1 ist gegenüber der äusseren Kammer 2 mit Hilfe eines O-Rings 13 abgedichtet. Weiter sind in Fig. 3 eine Vorvakuumleitung 5, ein Einlass 6 und ein Auslass 7 für das inerte Spülgas, die äussere Wand 14a, und die innere Wand 14b der äusseren Kammer 2, und ein in der äusseren Kammer angeordnetes Rohr 15 gezeigt.
In Fig. 4 ist ein Teil der Beschichtungskammer 1 gezeigt, ein Quecksilberstandrohr 9 mit Schlitzen 10, die äussere Kammer 2 mit ihren Wänden 14a und 14b, die O-Ringdichtung 13 zwischen der äusseren Kammer und der Reaktionskammer, eine Vorvakuumleitung 5, ein Einlass 6 und ein Auslass 7 für das inerte Spülgas und ein in der äusseren Kammer angeordnetes Rohr 15.
Weiter ist eine Spülkammer 16 gezeigt, die von einer Vorvakuumkammer 17 durch eine Kammerwand 18 getrennt ist. In der äusseren Wand 14a der äusseren Kammer 2 und der Kammerwand 18 und der inneren Wand l4b der äusseren Kammer 2 sind sehr kleine Durchlassöffnungen 19, 20 und 21 vorgesehen. Die Grösse dieser Durchlassöffnungen ist vorzugsweise so gewählt, dass diese den Gasdurchfluss zwischen den Kammern begrenzen und vom nominellen Durchmesser zu beschichtenden Unterlage und der Genauigkeit dieses Durchmessers abhängig sind. Im allgemeinen sind die Durchlassöffnungen so klein wie möglich, ohne aber den Durchlauf der Unterlage durch die Durchlassöffnungen zu behindern.
Wenn beispielsweise als Unterlage ein mit Kohlenstoff beschichteter Siliziumoxydfaden mit einem nominellen Durchmesser von 0,02 mm verwendet wird, weisen die Durchlassöffnungen 19, 20 und 21 einen Durchmesser von etwa 0,20 oder 0,22 mm auf, wobei sie weder die bewegte Unterlage behindern noch einen schädlichen Durchfluss des Gases zwischen den Kammern erlauben.
Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Vorrichtung kann aus irgendeinem nichtreaktionsfähigen Material, welches dem bei dem Beschichtungsverfahren verwendeten Druck und der verwendeten Temperatur erträgt, hergestellt werden.
Während für eine Laboratoriumsausführung dieser Vorrichtung Glas verwendet wurde, ist für eine grössere Vorrichtung Metall oder Kunststoff vorzuziehen.
Beim Betrieb dieser Vorrichtung wird eine zu beschichtende, fadenförmige Unterlage in ihrer Längsrichtung von der Durchlassöffnung auf der linken Seite der Fig. 1 bewegt. Durch die Spülkammer 16 wird ein inertes Gas geleitet, das als inertes Reinigungsgas dient, um Luft, welche durch die Durchlassöffnung 19 in die Vorrichtung eindringt, zu vertreiben. Das inerte Reinigungsgas hat einen Druck, der wenig oberhalb Atmosphärendruck liegt.
Aus der Spülkammer 16 gelangt die Unterlage durch die Öffnung 20 in die Vorvakuumkammer 17, die durch die Vorvakuumleitung 5 evakuiert wird, wodurch der Druck und die Konzentration von Verunreinigungen in der Beschichtungskammer niedrig gehalten werden könneu.
Durch die Öffnung 21 in der inneren Wand 14b der äusseren Kammer 2 tritt die Unterlage dann in die Beschichtungskammer 1 der Vorrichtung ein, welche durch die Vakuumleitung 4 evakuiert ist. Das Zusam menwirken des primären Vakuumsystems mit der Va kuumleitung 4, des sekundären Vakuumsystems mit den Vorvakuumleitungen 5. der Kammern mit dem inerten Spülgas und der kleinen Durchlassöffnungen, welche den Gasdurchfluss zwischen den Kammern begrenzen, er möglicht ein sehr hohes Vakuum und eine ausserordentlich geringe Konzentration von Verunreinigungen im Innern der Beschichtungskammer 1.
Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die leitfähige Unterlage durch Widerstandserhitzung innerhalb der Beschichtungskammer auf die erforderliche Temperatur erhitzt. Zu diesem Zwecke sind elektrische Leiter 8 vorgesehen, die mit den Quecksilberstandrohren 9 verbunden sind. Obwohl einer leitfähigen Unterlage oder einer mit einer leitfähigen Schicht versehenen Unterlage mit Hilfe nur eines Paares elektrischer Leiter ein ausreichender Strom zugeführt werden kann, ist vorzuziehen, in einer langen, rohrförmigen Beschichtungskammer der gezeigten Art eine Mehrzahl elektrischer Leitpaare, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, zu verwenden.
Die beschichtete fadenförmige Unterlage wird dann nacheinander durch die Öffnung 21, die Vorvakuumkammer 17, die Öffnung 20, die Spülkammer 16, und die Öffnung 19, welche sich alle auf der rechten Seite der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung befinden. wieder aus der Vorrichtung hinausgeführt. Die Bedingungen in den äusseren Kammern auf der rechten Seite der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind die gleichen und auch die verschiedenen Bauteile haben die gleiche Funktion, wie es schon für die Bedingungen und die Bauteile auf der linken Seite der Vorrichtung beschrieben wurde.
Um die Ablagerung von amorphem Bor auf der fadenförmigen Unterlage zu bewerkstelligen, muss diese auf eine Temperatur zwischen 550 bis 1 0000C erhitzt werden. Die besten Ergebnisse wurden bisher bei Temperaturen im Bereich zwischen 700 bis 9000C erreicht, wobei eine Temperatur von 7000C für die meisten Arbeitsbedingungen und die meisten Unterlagematerialien vorzuziehen ist. Obwohl bei höheren Temperaturen eine noch stärkere Zersetzung des für die Beschichtung verwendeten Gases auftritt, ist diese meistens von einer Verschlechterung der Eigenschaften des Produkts begleitet.
Die Ablagerung des amorphen Bors auf der fadenförmigen Unterlage muss bei geringem Druck durchgeführt werden. Aus diesem Grunde sind an der Beschichtungskammer 1 Vakuumleitungen 4 angeordnet, mit deren Hilfe im Innern der Beschichtungskammer ein Hochvakuum aufrecht erhalten werden kann.
Im allgemeinen wird das Beschichtungsverfahren bei einem Druck im Bereich zwischen 20 bis 25 mm Quecksilber durchgeführt. Dabei ist ein Druck von etwa 20 mm Quecksilber bevorzugt. Aus praktischen Gründen kann in der Kammer, bevor die Zersetzung des Beschichtungsgases eingeleitet wird, ein noch höheres Vakuum erzeugt werden, um die Anordnung auf eventuelle Lecks zu prüfen und die Konzentration von Verunreinigungen in der Beschichtungskammer kleinstmöglich zu halten. In der Beschichtungskammer ist praktisch über der gesamten Länge der fadenförmigen Unterlage eine mit einem Schlitz versehene Leitfläche 11 zwischen der Unterlage und dem Einlass 3 angeordnet. Die Leitfläche soll die Gasströmung in unmittelbarer Nähe der Unterlage vorteilhaft beeinflussen.
Der Schlitz 12 in der Leitfläche 11 erstreckt sich praktisch über die gesamte Länge der Beschichtungskammer, so dass das Borangas vom Einlass 3 durch den Schlitz 12 in die unmittelbare Umgebung der fadenförmigen Unterlage strömt. Die geschlitzte Leitfläche 11 hat zwei Funktionen. Sie soll einmal sicherstellen, dass ein hoher Prozentsatz des in die Beschichtungskammer eintretenden Borangases mit der fadenförmigen Unterlage in Berührung kommt, und zum andern einen raschen Druckabfall des Gases in der unmittelbaren Nachbarschaft der fadenförmigen Unterlage bewirken, was erfahrungsgemäss die Wirksamkeit des Verfahrens verbessert.
Die Spül- und die Vorvakuumkammer am Ausgangsende der Beschichtungskammer wirken in der gleichen Art wie die am Eingangsende der Beschichtungskammer.
Ganz allgemein können für das neue Beschichtungsverfahren auch andere Borane als das bevorzugte Diboran verwendet werden, obwohl Borane mit höherem Molekulargewicht höhere Zersetzungstemperaturen aufweisen und darum für Unterlagen, welche nur tiefere Temperaturen ertragen, d.h. Unterlagen, welche gegen über hohen Temperaturen nicht widerstandsfähig genug sind, weniger gut brauchbar sind. Es sei jedoch bemerkt.
dass die Kombination von Temperaturen und Druck, bei der das neue Verfahren durchgeführt wird, in begrenztem Umfange eine Dimerisation und Polymerisation der Borane bewirkt. Solche Reaktionen sind ganz allgemein unerwünscht und können im vorliegenden Falle zu Zwischenprodukten, beispielsweise unstabilen Boranen mit hohem Molekulargewicht, führen, welche die Qualität und Quantität der Ablagerungen beeinträchtigen oder fördern.
Bei einem Beispiel des neuen Verfahrens, das mit Hilfe der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Vorrichtung durchgeführt wurde, wurde eine mit Kohlenstoff beschichtete Siliziumoxydunterlage in der Form eines Fadens und mit einem Durchmesser von etwa 0,02 mm mit einer Geschwindigkeit von 0,35 cm pro Sekunde durch die rohrförmige Beschichtungskammer bewegt, wobei die für die Beschichtung wirksame Länge etwa 71 cm betrug.
Für diesen Faden wurden Durchlässe von etwa 0,02 cm Durchmesser in den äusseren Kammerwänden und in der Trennwand zwischen der Spül- und der Vorvakuumkammer verwendet. In der Beschichtungskammer wurde ein Druck von 20 mm Quecksilber aufrecht erhalten und es wurde Diboran in einer Menge von etwa 100cm3 pro Minute (gemessen unter Standardbedingungen von Temperatur und Druck) an sechs Orten in die Beschichtungs.
kammer eingelassen. Diese Menge entspricht ungefähr 20 cm3 pro Minute und pro 2,54 cm Länge der Unterlage. Es wurden sechs Paare elektrischer Zuleitungen verwendet, um den Faden während dieser die 71 cm der für die Ablagerung wirksame Länge der Kammer durchlief, in aufeinanderfolgenden Sektionen auf 7000C zu heizen.
Die Schlitzbreite in der Leitfläche betrug 0,88 mm.
Dabei wurde eine Ablagerung ereicht, die einer Zunahme des Durchmessers von etwa 16,25 mm pro Stunde entsprach. Die Qualität der auf diese Weise hergestellten Ablagerung war ganz allgemein besser als die Qualität von Ablagerungen, wie sie nach bisher bekannten Verfahren hergestellt werden konnten. Insbesondere weist ein mit amorphem Bor beschichteter Siliziumoxydfachen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 0,1 mm einen Youngschen Modul von 3,5 10 - 4 4 106 kg/cme und eine mittlere Zugfestigkeit von 1,4 10 - 2,8 lûl kg/cm auf. Eine weitere wichtige Eigenschaft dieses Erzeugnisses ist die geringe Dichte, die in erster Linie durch die geringe Dichte der Siliziumoxydunterlage bewirkt ist.
Beispielsweise kann in zusammengesetzten Materialien, in denen dieser Bor-Siliziumoxydfaden als Verstärkung verwendet wird, eine Gewichtsreduktion von etwa 20 ,1O erreicht werden, verglichen mit ähnlichen zusammengesetzten Werkstoffen, welche durch eine höhere Dichte aufweisende Borfäden, wie sie bisher verwendet wurden, verstärkt sind. Es sei darum betont, dass auf diese Weise erstmalig ein praktisch durchführbares Verfahren zur Erzeugung von ausserordentlich festen, ein geringes Gewicht aufweisenden Fäden, welche die Festigkeit des amorphen Bors mit der geringen Dichte des Siliziumoxyds und anderer gleichartiger Materialien aufweisen, angegeben ist. Ausserdem ist die Ablagerung des amorphen Bor von ausgezeichneter Qualität und besitzt insbesondere eine ausserordentlich hohe Zugfestigkeit und einen ebensolchen Young'schen Modul.
Bei einem anderen Beispiel für die vorliegende Erfindung wurde eine, aus einem 0,05 m dicken Wolframdraht bestehende Unterlage mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,0 cm pro Sekunde durch die oben beschriebene Vorrichtung gezogen. Der Wolframfaden wurde mit 20 cm Diboran pro Minute und pro 2,54 cm Länge umspült und auf 7500C geheizt. Der Druck in der
Beschichtungskammer betrug 20 mm Quecksilber. Als
Endprodukt wurde ein mit Bor bedeckter Wolframdraht von 0,1 mm Durchmesser und einer sehr glatten Oberfläche erhalten. Die Ablagerungsgeschwindigkeit entsprach einer Durchmesserzunahme von etwa 25 mm pro Stunde.
Wegen der verhältnismässig tiefen Temperatur, bei der dieses Verfahren durchgeführt wurde. behielt der Wolframfaden seine ursprüngliche Duktilität. Die mechanischen Eigenschaften des mit der Ablagerung bedeckten
Drahtes entsprachen in hohem Grade den Erwartungen.
Eine weitere Eigenschaft sowohl des Bor-Siliziumoxydals auch des Bor-Wolframdrahtes nach den obigen Beispielen waren deren bessere Bindung in organischen und metallischen Werkstoffen.
Die visuelle und spektrographische Analyse dieser Drähte zeigte, dass die Borablagerung in jedem Falle keine feststellbare Kristallbildung aufwies, völlig glatt und verhältnismässig frei von Verunreinigungen war, und nur einen sehr geringen, jedoch merkbaren Wasserstoffgehalt aufwies.
Die hohe Festigkeit und der hohe Young'sche Modul, sowie die Freiheit von fehlerhaften Stellen und die verbesserte Haftfestigkeit der amorphen Borablagerung werden dem geringen Gehalt an Wasserstoff in diesen Ablagerungen zugeschrieben. Dieser Wasserstoff liegt wahrscheinlich in der Form eines Hydrid der eingeschlossenen Borane vor. Wenn beispielsweise überschüssige Mengen von Boranen in der abgelagerten Schicht eingeschlossen sind oder wenn eine starke Polymerisation der Borane aufgetreten ist, so dass die eingeschlossenen Borane ein sehr hohes Molekulargewicht und eine grosse Grösse aufweisen, ist die Ablagerung des Bor gewöhnlich von schlechter Qualität und zeigt eine grosse Anzahl fehlerhafter Stellen. Theoretisch kann darum eine kleine, begrenzte Menge von eingeschlossenem Boran toleriert werden oder kann sogar wünschenswert sein.
Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, ist für das neue Verfahren ein sehr geringer Druck wünschenswert.
damit eine gesteuerte Zersetzung ermöglicht wird und unerwünschte Nebenreaktionen so klein wie möglich sind. Praktisch soll der Druck. bei dem das Verfahren ausgeführt wird, unter 25 Torr liegen. Bei der Verwendung eines mit Kohlenwasserstoff substituierten Boran soll der Druck im Bereich zwischen 10 bis 25 Torr liegen.
Im allgemeinen werden nach den beschriebenen Verfahren amorphe Bor-Kohlenstoffablagerungen auf einer Unterlage erzeugt, welche auf nicht mehr als 10000C erhitzt wird. Obwohl Unterlagetemperaturen im Bereich zwisehen 700 bis 9000C zur Herstellung amorpher Bor Kohlenstoffablagerungen verwendet werden können, sind Temperaturen im Bereich von 750 bis 850cd vorzuziehen.
Als ein weiteres Beispiel für das neue Verfahren wurde ein Experiment durchgeführt, bei dem ein Wolframdraht von 0,02 mm Durchmesser in einem rohrför eigens aus Quarz bestehenden Reaktionsgefäss mit einem Tnnendurchmesser von 1,9 cm und einer Länge von 5.0 cm angeordnet war. An diesem Reaktionsgefäss waren Einlass- und Auslassrohre, die sich rechtwinklig zur Achse des Reaktionsgefässes erstreckten, angeordnet.
Das Auslassrohr war mit einer Vakuumpumpe verbunden und das Einlassrohr mit einem Triäthylboran enthaltenden Behälter. Nachdem der Druck auf etwa 18 bis 22 Torr abgesenkt und der Wolframdraht im Reaktionsgefäss über elektrische Kontakte auf etwa 900CC geheizt worden war, wurde das Triäthylboran mit einer verhältnismässig grossen Geschwindigkeit in das Reaktionsge fäss eingelassen und während 30 Minuten kontinuierlich durch das Reaktionsgefäss geströmt, wobei der Druck im
Reaktionsgefäss immer 18 bis 22 Torr betrug. Während dieser Zeit war der Durchmesser des Drahtes auf 0,08 mm angewachsen. was einer Durchmesserzunahme von etwa 0,12 mm pro Stunde entspricht. Dieses Experiment wurde später bei einer tieferen Temperatur von etwa 700 bis 8000C und bei einer geringeren Durchströmgeschwindigkeit des Triäthylboran wiederholt.
Bei diesem späteren Experiment wurde der Druck im Reaktionsgefäss auf 13 bis 15 Torr geregelt. Dabei wurde ein Draht mit einem Durchmesser von 0,066mm erzeugt, was einer Durchmesserzunahme von 0,017 mm pro Stunde entsprach.
Bei nochmals einem andern Beispiel für das Verfahren wurde eine nur für tiefe Bearbeitungstemperaturen geeignete Unterlage, und zwar Siliziumoxyd verwendet.
Diese Siliziumoxydunteflage hatte einen Durchmesser von 0,016 mm und trug auf ihrer Oberfläche eine dünne Kohlenschicht. Das Unterlagematerial wurde auf 700 bis 8000C erhitzt. während der Druck im Reaktionsgefäss auf 13 bis 15 Torr geregelt war. Dabei wurde eine Durchmesserzunahme von etwa 0,02 mm pro Stunde erreicht. Bei einer Abänderung dieses Beispiels wurde in einem anderen Experiment Äthyldecarboran mit einer auf 800 bis 8500C erhitzten Silizinmoxydunterlage in Kontakt gebracht, wobei ebenfalls eine Ablagerung von amorphem Bor-Kohlenstoff auf der Siliziumoxydunterlage beobachtet werden konnte.
Die auf die beschriebene Art hergestellten Bor Kohlenstoffäden waren alle sehr hart und zeigten bei der Röntgenanalyse keine feststellbare Kristallstruktur. Um sicherzustellen, dass die Ablagerung nicht aus reinem Bor bestand, wurde der Versuch unternommen, diese Ablagerungen mit 50%igem Wasserstoffperoxyd bei 1 00C zu ätzen. Dabei konnte keine Ätzwirkung festgestellt werden, was anzeigt. dass die Ablagerungen nicht aus reinem Bor bestehen. Weiter ist es unwahrscheinlich, dass bei diesen tiefen Temperaturen die erzeugten Ablagerungen aus reinem Kohlenstoff bestehen. Darum wurde geschlossen, dass die erzeugten Ablagerungen aus amorphem Bor-Kohlenstoff bestehen. Ein Teil dieser Ablagerungen kann auch Borkarbid sein, aber dieses konnte nicht bewiesen werden.
Als substituierte Borane, welche bei dem neuen Verfahren den Ausgangsstoff sowohl für Bor als auch für Kohlenstoff bilden, können eine Vielzahl von kohlenwasserstoffsubstituierten Boranen verwendet werden, wobei als bevorzugte Materialien jedoch die niedrigen, alkylsubstituierten Borane, wie beispielsweise Äthyldecarboran und Triäthylboran bevorzugt sind. Diese Materialien sind bei normalen Temperaturen verhältnismässig stabil und erleiden bei der Reaktionstemperatur und dem für das beschriebene Verfahren verwendeten Druck offensichtlich eine gut steuerbare Zersetzung. Obwohl der genaue Vorgang bei dieser Zersetzung nicht bekannt ist, ist es doch wahrscheinlich, dass dabei eine grosse Anzahl von Zwischenprodukten auftreten.
Dies lässt vermuten, dass auch andere kohlenwasserstoffsubstituierte Borane, von denen einige möglicherweise in die Klasse der Carborane fallen, anstelle von oder zusätzlich zu den besser bekannten und leichter erhältlichen oben genannten Boranen verwendet werden können.