ساختار و خواص مواد کاربید سیلیکون متخلخل تحت فشار اتمسفر

مواد اولیه نسوز مدرن C، N، B و سایر مواد غیر اکسیدی با تکنولوژی بالا، کاربید سیلیکون متخلخل تحت فشار اتمسفر، گسترده و اقتصادی است و می‌توان گفت که مانند ماسه سنگ سنباده یا نسوز است. کاربید سیلیکون خالص کریستالی شفاف و بی‌رنگ است. بنابراین ساختار و ویژگی‌های مواد کاربید سیلیکون چیست؟

کاربید سیلیکون متخلخل تحت فشار اتمسفر

ساختار مواد کاربید سیلیکون متخلخل تحت فشار اتمسفر:

کاربید سیلیکون متخلخل تحت فشار اتمسفری مورد استفاده در صنعت، بسته به نوع و محتوای ناخالصی‌ها، به رنگ‌های زرد روشن، سبز، آبی و سیاه است و خلوص و شفافیت آن متفاوت است. ساختار کریستالی کاربید سیلیکون به پلوتونیوم شش کلمه‌ای یا الماسی شکل و پلوتونیوم-سیک مکعبی تقسیم می‌شود. پلوتونیوم-سیک به دلیل ترتیب قرارگیری متفاوت اتم‌های کربن و سیلیکون در ساختار کریستالی، تغییر شکل‌های متنوعی ایجاد می‌کند و بیش از 70 نوع تغییر شکل در آن یافت شده است. بتا-سیک در دمای بالاتر از 2100 به آلفا-سیک تبدیل می‌شود. فرآیند صنعتی کاربید سیلیکون با ماسه کوارتز با کیفیت بالا و کک نفتی در کوره مقاومتی تصفیه می‌شود. بلوک‌های کاربید سیلیکون تصفیه شده خرد می‌شوند، تمیزکاری اسیدی-باز، جداسازی مغناطیسی، غربالگری یا انتخاب آب برای تولید محصولات با اندازه ذرات متنوع انجام می‌شود.

ویژگی‌های مواد کاربید سیلیکون متخلخل تحت فشار اتمسفر:

کاربید سیلیکون پایداری شیمیایی، رسانایی حرارتی، ضریب انبساط حرارتی و مقاومت در برابر سایش خوبی دارد، بنابراین علاوه بر استفاده ساینده، کاربردهای زیادی نیز دارد: به عنوان مثال، پودر کاربید سیلیکون با فرآیند خاصی روی دیواره داخلی پروانه توربین یا بلوک سیلندر پوشش داده می‌شود که می‌تواند مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشد و عمر آن را 1 تا 2 برابر افزایش دهد. از مواد نسوز درجه بالا، مقاوم در برابر حرارت، اندازه کوچک، وزن سبک و استحکام بالا ساخته شده است و راندمان انرژی بسیار خوبی دارد. کاربید سیلیکون درجه پایین (شامل حدود 85٪ SiC) یک اکسیدزدای عالی برای افزایش سرعت فولادسازی و کنترل آسان ترکیب شیمیایی برای بهبود کیفیت فولاد است. علاوه بر این، کاربید سیلیکون متخلخل تحت فشار اتمسفر نیز به طور گسترده در ساخت قطعات الکتریکی میله‌های کربن سیلیکونی استفاده می‌شود.

کاربید سیلیکون بسیار سخت است. سختی مورس آن 9.5 است که پس از الماس سخت جهان (10) در رتبه دوم قرار دارد، یک نیمه هادی با رسانایی حرارتی عالی است، می‌تواند در دماهای بالا در برابر اکسیداسیون مقاومت کند. کاربید سیلیکون حداقل 70 نوع کریستالی دارد. کاربید پلوتونیوم-سیلیکون یک ایزومر رایج است که در دماهای بالاتر از 2000 تشکیل می‌شود و ساختار کریستالی شش ضلعی (شبیه به وورتزیت) دارد. کاربید سیلیکون تف جوشی شده تحت فشار اتمسفر

کاربرد کاربید سیلیکون در صنعت نیمه هادی

زنجیره صنعت نیمه‌هادی کاربید سیلیکون عمدتاً شامل پودر کاربید سیلیکون با خلوص بالا، زیرلایه تک کریستالی، ورق اپیتاکسیال، قطعات قدرت، بسته‌بندی ماژول و کاربردهای ترمینال است.

۱. زیرلایه تک کریستالی زیرلایه تک کریستالی یک ماده نگهدارنده نیمه‌هادی، ماده رسانا و زیرلایه رشد اپیتاکسیال است. در حال حاضر، روش‌های رشد تک کریستال SiC شامل روش انتقال بخار فیزیکی (روش PVT)، روش فاز مایع (روش LPE) و روش رسوب بخار شیمیایی در دمای بالا (روش HTCVD) است. کاربید سیلیکون سینتر شده تحت فشار اتمسفر

2. ورق اپیتاکسیال ورق اپیتاکسیال کاربید سیلیکون، ورق کاربید سیلیکون، فیلم تک کریستالی (لایه اپیتاکسیال) با همان جهت کریستال زیرلایه که الزامات خاصی برای زیرلایه کاربید سیلیکون دارد. در کاربردهای عملی، دستگاه‌های نیمه‌هادی با شکاف باند پهن تقریباً همگی در لایه اپیتاکسیال ساخته می‌شوند و خود تراشه سیلیکونی فقط به عنوان زیرلایه، از جمله زیرلایه لایه اپیتاکسیال GaN، استفاده می‌شود.

۳. پودر کاربید سیلیکون با خلوص بالا پودر کاربید سیلیکون با خلوص بالا ماده اولیه برای رشد تک کریستال کاربید سیلیکون به روش PVT است و خلوص محصول مستقیماً بر کیفیت رشد و ویژگی‌های الکتریکی تک کریستال کاربید سیلیکون تأثیر می‌گذارد.

4. دستگاه قدرت یک منبع تغذیه باند پهن ساخته شده از مواد کاربید سیلیکون است که دارای ویژگی های دمای بالا، فرکانس بالا و راندمان بالا است. طبق فرم عملیاتی دستگاه، دستگاه منبع تغذیه SiC عمدتاً شامل یک دیود قدرت و یک لوله سوئیچ قدرت است.

۵. ترمینال در کاربردهای نیمه‌هادی نسل سوم، نیمه‌هادی‌های کاربید سیلیکون این مزیت را دارند که مکمل نیمه‌هادی‌های نیترید گالیم هستند. با توجه به راندمان تبدیل بالا، ویژگی‌های گرمایشی کم، وزن سبک و سایر مزایای دستگاه‌های SiC، تقاضای صنایع پایین‌دستی همچنان رو به افزایش است و روندی برای جایگزینی دستگاه‌های SiO2 وجود دارد.