Kaasaegsed C-, N-, B- ja muud mitteoksiidsed kõrgtehnoloogilised tulekindlad toormaterjalid, atmosfäärirõhul paagutatud ränikarbiid, on ulatuslik, ökonoomne ja seda võib nimetada smirgel- või tulekindlaks liivaks. Puhas ränikarbiid on värvitu läbipaistev kristall. Milline on ränikarbiidi materjali struktuur ja omadused?
Paagutatud ränikarbiid atmosfäärirõhu all
Atmosfäärirõhul paagutatud ränikarbiidi materjali struktuur:
Tööstuses kasutatav atmosfäärirõhul paagutatud ränikarbiid on lisandite tüübi ja sisalduse järgi helekollane, roheline, sinine ja must ning puhtus ja läbipaistvus on erinevad. Ränikarbiidi kristallstruktuur jaguneb kuue- ehk rombikujuliseks plutooniumiks ja kuubiliseks plutooniumiks. Plutooniumil on kristallstruktuuris süsiniku ja räni aatomite erineva virnastusjärjekorra tõttu mitmesuguseid deformatsioone ning on leitud üle 70 deformatsiooniliigi. Beeta-SIC muundatakse alfa-SIC-ks üle 2100 kraadi. Tööstusprotsessis rafineeritakse ränikarbiidi kvaliteetse kvartsliiva ja naftakoksi abil takistusahjus. Rafineeritud ränikarbiidi plokid purustatakse, puhastatakse happe-aluse abil, magnetiliselt eraldatakse, sõelutakse või selekteeritakse veega, et toota erineva suurusega osakesi.
Atmosfäärirõhul paagutatud ränikarbiidi materjali omadused:
Ränikarbiidil on hea keemiline stabiilsus, soojusjuhtivus, soojuspaisumistegur ja kulumiskindlus, seega lisaks abrasiivsele kasutamisele on sellel palju kasutusvõimalusi: näiteks ränikarbiidipulber kantakse turbiini tiiviku või silindriploki siseseinale spetsiaalse protsessi abil, mis võib parandada kulumiskindlust ja pikendada eluiga 1-2 korda. See on valmistatud kuumakindlast, väikesest suurusest, kergest kaalust, suure tugevusega ja kõrgekvaliteedilisest tulekindlast materjalist ning energiatõhusus on väga hea. Madala kvaliteediga ränikarbiid (sealhulgas umbes 85% ränikarbiidi) on suurepärane deoksüdeerija terasetootmise kiiruse suurendamiseks ja keemilise koostise hõlpsaks reguleerimiseks, et parandada terase kvaliteeti. Lisaks kasutatakse atmosfäärirõhul paagutatud ränikarbiidi laialdaselt ka ränikarbonist varraste elektriliste osade tootmisel.
Ränikarbiid on väga kõva. Morse kõvadus on 9,5, mis on teisel kohal vaid maailma kõva teemandi (10) järel. See on suurepärase soojusjuhtivusega pooljuht, mis talub kõrgetel temperatuuridel oksüdeerumist. Ränikarbiidil on vähemalt 70 kristallilist tüüpi. Plutoonium-ränikarbiid on levinud isomeer, mis moodustub temperatuuril üle 2000 °C ja millel on kuusnurkne kristallstruktuur (sarnane wurtsiidiga). Ränikarbiid paagutati atmosfäärirõhu all.
Ränikarbiidi kasutamine pooljuhtide tööstuses
Ränikarbiidist pooljuhtide tööstuskett hõlmab peamiselt ränikarbiidi kõrge puhtusastmega pulbrit, monokristallilist substraati, epitaksiaalset lehte, toitekomponente, moodulpakendit ja terminalirakendusi.
1. Monokristalliline alusmaterjal Monokristalliline alusmaterjal on pooljuhtmaterjalist tugimaterjal, juhtiv materjal ja epitaksiaalne kasvualusmaterjal. Praegu on SiC monokristallide kasvumeetoditeks füüsikaline auruülekande meetod (PVT-meetod), vedelfaasimeetod (LPE-meetod) ja kõrgtemperatuuriline keemiline aurustamise meetod (HTCVD-meetod). Ränikarbiidi paagutus atmosfäärirõhul.
2. Epitaksiaalkiht Ränikarbiidist epitaksiaalkiht, ränikarbiidist kiht, monokristallkile (epitaksiaalkiht), millel on sama suund kui aluspinna kristallil ja millel on ränikarbiidi aluspinnale teatud nõuded. Praktikas valmistatakse lairiba keelutsooniga pooljuhtseadiseid peaaegu kõik epitaksiaalkihis ja ränikiipi ennast kasutatakse ainult aluspinnana, sealhulgas GaN epitaksiaalkihi aluspinnana.
3. Kõrge puhtusastmega ränikarbiidipulber Kõrge puhtusastmega ränikarbiidipulber on ränikarbiidi monokristalli kasvatamise tooraine PVT-meetodil ning toote puhtus mõjutab otseselt ränikarbiidi monokristalli kasvukvaliteeti ja elektrilisi omadusi.
4. Toiteseade on ränikarbiidist valmistatud lairiba toiteallikas, millel on kõrge temperatuuri, kõrge sageduse ja kõrge efektiivsuse omadused. Seadme töövormi kohaselt koosneb ränikarbiidi toiteallikas peamiselt toitedioodist ja toitelülitist.
5. Terminal Kolmanda põlvkonna pooljuhtide rakendustes on ränikarbiidist pooljuhtide eeliseks see, et nad täiendavad galliumnitriidist pooljuhte. Tänu SiC-seadmete kõrgele muundamise efektiivsusele, madalatele kuumutusomadustele, kergele kaalule ja muudele eelistele kasvab nõudlus allavoolu tööstuses jätkuvalt ning trendiks on SiO2-seadmete asendamine.
Postituse aeg: 16. juuni 2023