Nykyaikaiset C-, N-, B- ja muut ei-oksidiset huipputeknologiset tulenkestävät raaka-aineet, ilmakehän paineessa sintrattu piikarbidi on laaja ja taloudellinen, ja sitä voidaan kutsua smirgeliksi tai tulenkestäväksi hiekaksi. Puhdas piikarbidi on väritöntä ja läpinäkyvää kidettä. Joten mikä on piikarbidin materiaalirakenne ja ominaisuudet?
Sintrattu piikarbidi ilmakehän paineessa
Ilmakehän paineessa sintratun piikarbidin materiaalirakenne:
Teollisuudessa käytettävä ilmakehän paineessa sintrattu piikarbidi on epäpuhtauksien tyypin ja pitoisuuden mukaan vaaleankeltaista, vihreää, sinistä ja mustaa, ja sen puhtaus ja läpinäkyvyys vaihtelevat. Piikarbidin kiderakenne jaetaan kuusiosaiseen tai timantinmuotoiseen plutoniumiin ja kuutiomaiseen plutoniumiin. Plutoniumin muodonmuutos johtuu hiili- ja piiatomien erilaisesta pinoamisjärjestyksestä kiderakenteessa, ja sillä on havaittu yli 70 erilaista muodonmuutosta. Beeta-SIC muuttuu alfa-SIC:ksi yli 2100 °C:ssa. Piikarbidin teollinen prosessi puhdistetaan korkealaatuisella kvartsihiekalla ja maaöljykoksilla vastusuunissa. Puhdistetut piikarbidilohkot murskataan, puhdistetaan happo-emäksellä, erotellaan magneettisesti, seulotaan tai valitaan vedellä, jolloin saadaan erilaisia hiukkaskokoisia tuotteita.
Ilmakehän paineessa sintratun piikarbidin materiaaliominaisuudet:
Piikarbidilla on hyvä kemiallinen stabiilius, lämmönjohtavuus, lämpölaajenemiskerroin ja kulutuskestävyys, joten hankausaineiden lisäksi sillä on monia käyttötarkoituksia: Esimerkiksi piikarbidijauhe päällystetään turbiinin juoksupyörän tai sylinterilohkon sisäseinälle erityisellä prosessilla, mikä voi parantaa kulutuskestävyyttä ja pidentää käyttöikää 1-2 kertaa. Se on valmistettu lämmönkestävistä, pienikokoisista, kevyistä ja lujista, korkealaatuisista tulenkestävistä materiaaleista, ja sen energiatehokkuus on erittäin hyvä. Matalalaatuinen piikarbidi (sisältää noin 85 % piikarbidia) on erinomainen hapettumisenestoaine teräksenvalmistuksen nopeuden lisäämiseksi ja kemiallisen koostumuksen helpoksi hallitsemiseksi teräksen laadun parantamiseksi. Lisäksi ilmakehän paineessa sintrattua piikarbidia käytetään laajalti myös piihiilisauvojen sähköosien valmistuksessa.
Piikarbidi on erittäin kovaa. Morse-kovuus on 9,5, toiseksi paras heti maailman kovan timantin (10) jälkeen. Se on puolijohde, jolla on erinomainen lämmönjohtavuus ja joka kestää hapettumista korkeissa lämpötiloissa. Piikarbidilla on ainakin 70 kiteistä tyyppiä. Plutonium-piikarbidi on yleinen isomeeri, joka muodostuu yli 2000 °F:n lämpötiloissa ja jolla on kuusikulmainen kiteinen rakenne (samanlainen kuin wurtsiitti). Sintrattu piikarbidi ilmakehän paineessa.
Piikarbidin käyttö puolijohdeteollisuudessa
Piikarbidipuolijohdeteollisuusketju sisältää pääasiassa erittäin puhdasta piikarbidijauhetta, yksikiteistä substraattia, epitaksiaalilevyä, tehokomponentteja, moduulipakkauksia ja päätesovelluksia.
1. Yksittäiskiteinen substraatti Yksittäiskiteinen substraatti on puolijohdemateriaali, johtava materiaali ja epitaksiaalinen kasvatusalusta. Tällä hetkellä piikarbidin (SiC) yksittäiskiteiden kasvatusmenetelmiin kuuluvat fysikaalinen höyrynsiirtomenetelmä (PVT-menetelmä), nestefaasimenetelmä (LPE-menetelmä) ja korkean lämpötilan kemiallinen höyrypinnoitusmenetelmä (HTCVD-menetelmä). Sintrattu piikarbidi ilmakehän paineessa
2. Epitaksiaalilevy Piikarbidista valmistettu epitaksiaalilevy, piikarbidilevy, yksikidekalvo (epitaksiaalikerros), jonka suunta on sama kuin substraattikiteen, ja piikarbidisubstraatille asetetaan tiettyjä vaatimuksia. Käytännön sovelluksissa laajakaistaiset puolijohdekomponentit valmistetaan lähes kaikki epitaksiaalikerroksella, ja itse piisirua käytetään vain substraattina, mukaan lukien GaN-epitaksiaalikerroksen substraatti.
3. Erittäin puhdas piikarbidijauhe Erittäin puhdas piikarbidijauhe on raaka-aine piikarbidista valmistettujen yksittäiskiteiden kasvattamiseen PVT-menetelmällä, ja tuotteen puhtaus vaikuttaa suoraan piikarbidista valmistettujen yksittäiskiteiden kasvun laatuun ja sähköisiin ominaisuuksiin.
4. Virtalähde on piikarbidimateriaalista valmistettu laajakaistainen virtalähde, jolla on korkean lämpötilan, korkean taajuuden ja korkean hyötysuhteen ominaisuudet. Laitteen toimintamuodon mukaan piikarbidivirtalähde sisältää pääasiassa tehodiodin ja virtakytkimen.
5. Päätelaite Kolmannen sukupolven puolijohdesovelluksissa piikarbidipuolijohteilla on se etu, että ne täydentävät galliumnitridipuolijohteita. Piikarbidikomponenttien korkean muuntotehokkuuden, alhaisten lämpenemisominaisuuksien, keveyden ja muiden etujen ansiosta niiden kysyntä alajuoksuteteollisuudessa kasvaa jatkuvasti, ja on olemassa trendi korvata SiO2-komponentteja.
Julkaisun aika: 16. kesäkuuta 2023