Faoi láthair,carbaid sileacain (SiC)Is ábhar ceirmeach seoltaí teirmeacha é atá á staidéar go gníomhach sa bhaile agus thar lear. Tá an seoltacht theirmeach theoiriciúil de SiC an-ard, agus is féidir le roinnt foirmeacha criostail 270W/mK a bhaint amach, rud atá i measc na n-ábhar neamhsheoltacha cheana féin. Mar shampla, is féidir cur i bhfeidhm seoltacht theirmeach SiC a fheiceáil in ábhair foshraithe feistí leathsheoltóra, ábhair cheirmeacha ard-sheoltachta teirmeach, téitheoirí agus plátaí téimh le haghaidh próiseála leathsheoltóra, ábhair chapsúil le haghaidh breosla núicléach, agus fáinní séalaithe gáis le haghaidh caidéil comhbhrúiteora.
Feidhmchlárcarbaid sileacainsa réimse leathsheoltóra
Is trealamh próiseála tábhachtach iad dioscaí meilte agus daingneáin le haghaidh táirgeadh sliseán sileacain sa tionscal leathsheoltóra. Má tá an diosca meilte déanta as iarann teilgthe nó cruach carbóin, bíonn a shaolré seirbhíse gearr agus bíonn a chomhéifeacht leathnaithe teirmeach mór. Le linn próiseála sliseán sileacain, go háirithe le linn meilt nó snasú ardluais, mar gheall ar chaitheamh agus dífhoirmiú teirmeach an diosca meilte, bíonn sé deacair cothrom agus comhthreomhar an tsliseáin sileacain a ráthú. Tá an diosca meilte déanta ascriadóireacht charbaíde sileacaintá caitheamh íseal aige mar gheall ar a chruas ard, agus tá a chomhéifeacht leathnúcháin theirmeach mar an gcéanna le comhéifeacht leathnúcháin theirmigh na sceallóga sileacain, mar sin is féidir é a mheilt agus a snasú ag luas ard.
Ina theannta sin, nuair a tháirgtear sliseáin sileacain, ní mór iad a chóireáil teasa ardteochta agus is minic a iompraítear iad ag baint úsáide as daingneáin charbaíde sileacain. Tá siad teasdhíonach agus neamh-millteach. Is féidir carbón cosúil le diamant (DLC) agus bratuithe eile a chur i bhfeidhm ar an dromchla chun feidhmíocht a fheabhsú, damáiste sliseáin a mhaolú, agus cosc a chur ar éilliú ó scaipeadh.
Ina theannta sin, mar ionadaí ar na hábhair leathsheoltóra bearna leathan-bhanda den tríú glúin, tá airíonna ag ábhair chriostail aonair sileacain charbaíde ar nós leithead bearna banda mór (thart ar 3 huaire leithead Si), seoltacht theirmeach ard (thart ar 3.3 huaire leithead Si nó 10 n-uaire leithead GaAs), ráta imirce sáithiúcháin leictreon ard (thart ar 2.5 huaire leithead Si) agus réimse leictreach miondealú ard (thart ar 10 n-uaire leithead Si nó 5 huaire leithead GaAs). Déanann gléasanna SiC suas do na lochtanna atá ag gléasanna ábhar leathsheoltóra traidisiúnta in iarratais phraiticiúla agus tá siad ag éirí de réir a chéile mar phríomhshruth na leathsheoltóirí cumhachta.
Tá méadú suntasach tagtha ar an éileamh ar chriadóireacht sileacain charbíde ard-seoltachta teirmeach
Le forbairt leanúnach na heolaíochta agus na teicneolaíochta, tá méadú as cuimse tagtha ar an éileamh ar úsáid criadóireachta cairbíde sileacain i réimse na leathsheoltóirí, agus is príomhtháscaire é seoltacht theirmeach ard dá úsáid i gcomhpháirteanna trealaimh déantúsaíochta leathsheoltóirí. Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach an taighde ar chriadóireacht cairbíde sileacain ardseoltachta teirmeach a neartú. Is iad na príomh-mhodhanna chun seoltacht theirmeach criadóireachta cairbíde sileacain a fheabhsú ná cion ocsaigine an laitíse a laghdú, an dlús a fheabhsú, agus dáileadh an dara céim sa laitíse a rialáil go réasúnta.
Faoi láthair, is beag staidéar atá déanta ar chriadóireacht shiliceáin charbaíde ard-seoltachta teirmeach i mo thír féin, agus tá bearna mhór fós ann i gcomparáid leis an leibhéal domhanda. I measc na dtreoracha taighde amach anseo tá:
● Taighde ar phróiseas ullmhúcháin púdair cheirmíde sileacain charbaíde a neartú. Is é ullmhú púdair cheirmíde sileacain ard-íonachta, íseal-ocsaigine an bunús le haghaidh ullmhú criadóireachta cheirmíde sileacain charbaíde ard-seoltachta teirmeach;
● Roghnú na gcúnamh sintéirithe agus an taighde teoiriciúil gaolmhar a neartú;
●Neart a chur ar thaighde agus ar fhorbairt trealaimh shintéirithe ardchaighdeáin. Trí rialáil a dhéanamh ar an bpróiseas sintéirithe chun micreastruchtúr réasúnta a fháil, is coinníoll riachtanach é chun criadóireacht charbaíde sileacain ardseoltachta teirmeach a fháil.
Bearta chun seoltacht theirmeach criadóireachta sileacain charbíde a fheabhsú
Is é an eochair chun seoltacht theirmeach criadóireachta SiC a fheabhsú ná minicíocht scaipthe fónón a laghdú agus meánchosán saor an fhónóin a mhéadú. Feabhsófar seoltacht theirmeach SiC go héifeachtach trí thréscaoilteacht agus dlús teorann gráin criadóireachta SiC a laghdú, íonacht theorainneacha gráin SiC a fheabhsú, eisíontais nó lochtanna laitíse SiC a laghdú, agus an t-iompróir tarchuir sreafa teasa i SiC a mhéadú. Faoi láthair, is iad na príomhbhearta chun seoltacht theirmeach criadóireachta SiC a fheabhsú ná cineál agus ábhar na gcúnamh sintéirithe agus cóireáil teasa ardteochta a bharrfheabhsú.
① Cineál agus ábhar na gcúnamh sintéirithe a bharrfheabhsú
Is minic a chuirtear áiseanna sintéirithe éagsúla leis agus criadóireacht SiC ard-seoltachta teirmeach á hullmhú. Ina measc, bíonn tionchar mór ag cineál agus ábhar na gcúnamh sintéirithe ar sheoltacht theirmeach criadóireacht SiC. Mar shampla, is furasta eilimintí Al nó O i gcúnamh sintéirithe an chórais Al2O3 a thuaslagadh isteach sa laitís SiC, rud a fhágann folúntais agus lochtanna, rud a fhágann go méadaítear minicíocht scaipthe na bhfónón. Ina theannta sin, má tá ábhar na gcúnamh sintéirithe íseal, is deacair an t-ábhar a shintéiriú agus a dhlúthú, agus mar thoradh ar ábhar ard cúnamh sintéirithe beidh méadú ar eisíontais agus lochtanna. Féadfaidh áiseanna sintéirithe céime leachtacha iomarcacha fás grán SiC a chosc agus an meánchonair shaor de fhónóin a laghdú. Dá bhrí sin, chun criadóireacht SiC ard-seoltachta teirmeach a ullmhú, is gá ábhar na gcúnamh sintéirithe a laghdú a oiread agus is féidir agus riachtanais dlúis an tsintéirithe á gcomhlíonadh, agus iarracht a dhéanamh áiseanna sintéirithe a roghnú atá deacair a thuaslagadh sa laitís SiC.
*Airíonna teirmeacha criadóireachta SiC nuair a chuirtear áiseanna sintéirithe éagsúla leis
Faoi láthair, is é criadóireacht SiC brúite te atá sintéaraithe le BeO mar chúnamh sintéaraithe an tseoltacht theirmeach uasta ag teocht an tseomra (270W·m-1·K-1). Mar sin féin, is ábhar an-tocsaineach agus carcanaigineach é BeO, agus níl sé oiriúnach le haghaidh úsáide forleathan i saotharlanna ná i réimsí tionsclaíocha. Is é 1760℃ an pointe eiteictigh is ísle den chóras Y2O3-Al2O3, ar chúnamh sintéaraithe céim leachtach coitianta é do chriadóireacht SiC. Mar sin féin, ós rud é go bhfuil Al3+ intuaslagtha go héasca sa laitís SiC, nuair a úsáidtear an córas seo mar chúnamh sintéaraithe, tá an tseoltacht theirmeach ag teocht an tseomra de chriadóireacht SiC níos lú ná 200W·m-1·K-1.
Ní bhíonn dúile cré neamhchoitianta ar nós Y, Sm, Sc, Gd agus La intuaslagtha go héasca i laitís SiC agus tá ard-chlaonadh ocsaigine acu, rud a fhéadann cion ocsaigine laitís SiC a laghdú go héifeachtach. Dá bhrí sin, is cabhair shintéirithe choitianta é an córas Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) chun criadóireacht SiC ard-seoltachta teirmeach (>200W·m-1·K-1) a ullmhú. Ag glacadh cabhair shintéirithe an chórais Y2O3-Sc2O3 mar shampla, tá luach diall ian Y3+ agus Si4+ mór, agus ní théann an dá cheann faoi thuaslagán soladach. Tá intuaslagthacht Sc i SiC íon ag 1800~2600 ℃ beag, thart ar (2~3) × 1017 adamh·cm-3.
② Cóireáil teasa ardteochta
Tá cóireáil teasa ardteochta ar cheirmeach SiC fabhrach chun lochtanna laitíse, díláithrithe agus strusanna iarmharacha a dhíchur, ag cur claochlú struchtúrach roinnt ábhar neamhchruthach go criostail chun cinn, agus ag lagú éifeacht scaipthe fónón. Ina theannta sin, is féidir le cóireáil teasa ardteochta fás grán SiC a chur chun cinn go héifeachtach, agus ar deireadh thiar airíonna teirmeacha an ábhair a fheabhsú. Mar shampla, tar éis cóireála teasa ardteochta ag 1950°C, mhéadaigh comhéifeacht scaipthe teirmeach cheirmeach SiC ó 83.03mm2·s-1 go 89.50mm2·s-1, agus mhéadaigh an seoltacht theirmeach teocht an tseomra ó 180.94W·m-1·K-1 go 192.17W·m-1·K-1. Feabhsaíonn cóireáil teasa ardteochta cumas dí-ocsaídiúcháin an chúnaimh shintéirithe ar dhromchla an SiC agus an laitís go héifeachtach, agus déanann sé an nasc idir grán SiC níos doichte. Tar éis cóireála teasa ardteochta, tá feabhas suntasach tagtha ar sheoltacht theirmeach teocht an tseomra cheirmeach SiC.
Am an phoist: 24 Deireadh Fómhair 2024