RekristallisiertSiliziumkarbid (RSiC)-KeramikBereichHochleistungskeramikAufgrund seiner hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohen Härte wird es in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Halbleiterherstellung, der Photovoltaikindustrie, in Hochtemperaturöfen und in der chemischen Ausrüstung. Mit der steigenden Nachfrage nach Hochleistungsmaterialien in der modernen Industrie intensiviert sich die Forschung und Entwicklung im Bereich der rekristallisierten Siliziumkarbidkeramik.
1. Herstellungstechnologie vonrekristallisierte Siliziumkarbidkeramik
Die Herstellungstechnologie von rekristallisiertemSiliziumkarbidkeramikDie Herstellung von Siliziumkarbid umfasst im Wesentlichen zwei Verfahren: Pulversintern und Gasphasenabscheidung (CVD). Beim Pulversintern wird Siliziumkarbidpulver bei hohen Temperaturen gesintert, sodass die Siliziumkarbidpartikel durch Diffusion und Rekristallisation zwischen den Körnern eine dichte Struktur bilden. Beim Gasphasenabscheidungsverfahren wird Siliziumkarbid durch eine chemische Dampfreaktion bei hohen Temperaturen auf der Substratoberfläche abgeschieden, wodurch ein hochreiner Siliziumkarbidfilm oder Strukturteile entstehen. Beide Technologien bieten ihre Vorteile. Das Pulversintern eignet sich für die Großserienproduktion und ist kostengünstig, während das Gasphasenabscheidungsverfahren eine höhere Reinheit und dichtere Strukturen ermöglicht und in der Halbleiterindustrie weit verbreitet ist.
2. Materialeigenschaften vonrekristallisierte Siliziumkarbidkeramik
Das herausragende Merkmal rekristallisierter Siliziumkarbidkeramik ist ihre hervorragende Leistung in Hochtemperaturumgebungen. Der Schmelzpunkt dieses Materials liegt bei bis zu 2700 °C und es weist eine gute mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen auf. Darüber hinaus verfügt rekristallisiertes Siliziumkarbid über eine ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit und bleibt auch in extremen chemischen Umgebungen stabil. Daher wird RSiC-Keramik häufig in Hochtemperaturöfen, hochtemperaturbeständigen Feuerfestmaterialien und chemischen Anlagen eingesetzt.
Darüber hinaus hat rekristallisiertes Siliziumkarbid eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann Wärme effektiv leiten, was es zu einem wichtigen Anwendungswert macht inMOCVD-Reaktorenund Wärmebehandlungsanlagen in der Halbleiterwaferherstellung. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit gewährleisten den zuverlässigen Betrieb der Anlagen unter extremen Bedingungen.
3. Anwendungsgebiete rekristallisierter Siliziumkarbidkeramik
Halbleiterfertigung: In der Halbleiterindustrie werden rekristallisierte Siliziumkarbidkeramiken zur Herstellung von Substraten und Trägern in MOCVD-Reaktoren verwendet. Dank ihrer hohen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohen Wärmeleitfähigkeit können RSiC-Werkstoffe in komplexen chemischen Reaktionsumgebungen eine stabile Leistung aufrechterhalten und so die Qualität und Ausbeute von Halbleiterwafern sicherstellen.
Photovoltaikindustrie: In der Photovoltaikindustrie wird RSiC zur Herstellung der Trägerstruktur von Kristallwachstumsanlagen verwendet. Da das Kristallwachstum während des Herstellungsprozesses von Photovoltaikzellen bei hohen Temperaturen erfolgen muss, gewährleistet die Hitzebeständigkeit von rekristallisiertem Siliziumkarbid den langfristig stabilen Betrieb der Anlage.
Hochtemperaturöfen: RSiC-Keramik wird auch häufig in Hochtemperaturöfen eingesetzt, beispielsweise als Auskleidung und Komponenten von Vakuumöfen, Schmelzöfen und anderen Geräten. Seine Thermoschockbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit machen es zu einem unersetzlichen Werkstoff in der Hochtemperaturindustrie.
4. Forschungsrichtung der rekristallisierten Siliziumkarbidkeramik
Mit der steigenden Nachfrage nach Hochleistungswerkstoffen hat sich die Forschungsrichtung im Bereich rekristallisierter Siliziumkarbidkeramiken allmählich herauskristallisiert. Zukünftige Forschung wird sich auf folgende Aspekte konzentrieren:
Verbesserung der Materialreinheit: Um den höheren Reinheitsanforderungen in der Halbleiter- und Photovoltaikbranche gerecht zu werden, erforschen Forscher Möglichkeiten zur Verbesserung der Reinheit von RSiC durch Verbesserung der Dampfabscheidungstechnologie oder Einführung neuer Rohstoffe, um so seinen Anwendungswert in diesen Hochtechnologiebereichen zu steigern.
Optimierung der Mikrostruktur: Durch die Kontrolle der Sinterbedingungen und der Verteilung der Pulverpartikel kann die Mikrostruktur von rekristallisiertem Siliziumkarbid weiter optimiert und so seine mechanischen Eigenschaften und seine Thermoschockbeständigkeit verbessert werden.
Funktionale Verbundwerkstoffe: Um sich an komplexere Einsatzumgebungen anzupassen, versuchen Forscher, RSiC mit anderen Materialien zu kombinieren, um Verbundwerkstoffe mit multifunktionalen Eigenschaften zu entwickeln, wie etwa rekristallisierte Verbundwerkstoffe auf Siliziumkarbidbasis mit höherer Verschleißfestigkeit und elektrischer Leitfähigkeit.
5. Fazit
Als Hochleistungswerkstoff wird rekristallisierte Siliziumkarbidkeramik aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften bei hohen Temperaturen, Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit in vielen Bereichen eingesetzt. Zukünftige Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der Materialreinheit, die Optimierung der Mikrostruktur und die Entwicklung von Verbundfunktionswerkstoffen, um den wachsenden industriellen Anforderungen gerecht zu werden. Dank dieser technologischen Innovationen dürfte rekristallisierte Siliziumkarbidkeramik in weiteren Hightech-Bereichen eine größere Rolle spielen.
Veröffentlichungszeit: 24. Oktober 2024