Conas a dhéantar micreaphúdar SiC?

Is ábhar leathsheoltóra cumaisc de Ghrúpa IV-IV é criostal aonair SiC atá comhdhéanta de dhá eilimint, Si agus C, i gcóimheas stoicheiméadrach de 1:1. Níl ach diamant ina chruas níos measa ná diamant.

Tá an modh laghdaithe carbóin ar ocsaíd sileacain chun SiC a ullmhú bunaithe go príomha ar an bhfoirmle imoibrithe ceimiceach seo a leanas:

Tá próiseas imoibrithe laghdú carbóin ocsaíd sileacain sách casta, ina mbíonn tionchar díreach ag teocht an imoibrithe ar an táirge deiridh.

I bpróiseas ullmhúcháin charbaíd sileacain, cuirtear na hamhábhair i bhfoirnéis friotaíochta ar dtús. Tá ballaí deiridh ag an dá cheann den fhoirnéis friotaíochta, le leictreoid graifíte sa lár, agus nascann croí na foirnéise an dá leictreoid. Ar imeall chroí na foirnéise, cuirtear na hamhábhair a ghlacann páirt san imoibriú ar dtús, agus ansin cuirtear na hábhair a úsáidtear le haghaidh caomhnú teasa ar an imeall. Nuair a thosaíonn an leá, cuirtear fuinneamh san fhoirnéis friotaíochta agus ardaíonn an teocht go 2,600 go 2,700 céim Celsius. Aistrítear fuinneamh teasa leictreach chuig an muirear trí dhromchla chroí na foirnéise, rud a fhágann go dtéitear de réir a chéile é. Nuair a sháraíonn teocht an mhuirir 1450 céim Celsius, tarlaíonn imoibriú ceimiceach chun carbaíd sileacain agus gás aonocsaíde carbóin a ghiniúint. De réir mar a leanann an próiseas leá, leathnóidh an limistéar ardteochta sa mhuirear de réir a chéile, agus méadóidh méid an charbaíd sileacain a ghintear freisin. Foirmítear carbaíd sileacain go leanúnach san fhoirnéis, agus trí ghalú agus gluaiseacht, fásann na criostail de réir a chéile agus bailíonn siad i gcriostail sorcóireacha sa deireadh.

Tosaíonn cuid de bhalla istigh an chriostail ag dianscaoileadh mar gheall ar an teocht ard os cionn 2,600 céim Celsius. Athcheanglóidh an dúil sileacain a tháirgtear tríd an dianscaoileadh leis an dúil charbóin sa mhuirear chun cairbíd sileacain nua a fhoirmiú.

Nuair a bhíonn imoibriú ceimiceach charbaíd sileacain (SiC) críochnaithe agus an foirnéis fuaraithe, is féidir an chéad chéim eile a thosú. Ar dtús, díchóimeáiltear ballaí an fhoirnéise, agus ansin roghnaítear na hamhábhair san fhoirnéis agus déantar iad a ghrádú ciseal ar chiseal. Brúitear na hamhábhair roghnaithe chun an t-ábhar gráinneach atá uainn a fháil. Ansin, baintear eisíontais sna hamhábhair trí níochán uisce nó glanadh le tuaslagáin aigéadacha agus alcaileacha, chomh maith le scaradh maighnéadach agus modhanna eile. Ní mór na hamhábhair ghlanta a thriomú agus ansin scagadh arís, agus ar deireadh is féidir púdar íon charbaíd sileacain a fháil. Más gá, is féidir na púdair seo a phróiseáil tuilleadh de réir an úsáide iarbhír, amhail múnlú nó meilt mhín, chun púdar charbaíd sileacain níos míne a tháirgeadh.

Seo a leanas na céimeanna sonracha:

(1) Amhábhair

Déantar micreaphúdar cairbíde sileacain ghlas a tháirgeadh trí chairbíde sileacain ghlas níos garbh a bhrú. Ba chóir go mbeadh comhdhéanamh ceimiceach chairbíde sileacain níos mó ná 99%, agus ba chóir go mbeadh carbóin saor agus ocsaíd iarainn níos lú ná 0.2%.

(2) Briste

Chun gaineamh sileacain charbaíde a bhrú isteach i bpúdar mín, úsáidtear dhá mhodh faoi láthair sa tSín, ceann amháin is ea brú muileann liathróide fliuch uaineach, agus an ceann eile is ea brú ag baint úsáide as muileann púdair aeir.

(3) Deighilt mhaighnéadach

Is cuma cén modh a úsáidtear chun púdar sileacain charbaíde a bhrú isteach i bpúdar mín, is gnách go n-úsáidtear scaradh maighnéadach fliuch agus scaradh maighnéadach meicniúil. Tá sé seo amhlaidh toisc nach mbíonn aon deannach ann le linn scaradh maighnéadach fliuch, go ndéantar na hábhair mhaighnéadacha a dheighilt go hiomlán, go bhfuil níos lú iarainn sa táirge tar éis scaradh maighnéadach, agus go bhfuil níos lú púdair sileacain charbaíde bainte amach ag na hábhair mhaighnéadacha freisin.

(4) Deighilt uisce

Is é bunphrionsabal an mhodha deighilte uisce ná luasanna socraithe éagsúla cáithníní cairbíde sileacain de thrastomhais éagsúla in uisce a úsáid chun sórtáil mhéid na gcáithníní a dhéanamh.

(5) Scagadh ultrafhuaime

Le forbairt na teicneolaíochta ultrasonaic, úsáideadh go forleathan í freisin i scagadh ultrasonaic ar theicneolaíocht micrea-phúdair, rud a fhéadann fadhbanna scagtha a réiteach go bunúsach amhail ionsú láidir, comhtháthú éasca, leictreachas statach ard, míneacht ard, dlús ard, agus domhantarraingt shonrach éadrom.

(6) Cigireacht cáilíochta

Áirítear le cigireacht cáilíochta micreaphúdair comhdhéanamh ceimiceach, comhdhéanamh mhéid na gcáithníní agus míreanna eile. Le haghaidh modhanna cigireachta agus caighdeáin cháilíochta, féach “Coinníollacha Teicniúla Carbaíd Sileacain”.

(7) Táirgeadh deannaigh meilt

Tar éis an micreaphúdar a ghrúpáil agus a scagadh, is féidir an ceann ábhair a úsáid chun púdar meilt a ullmhú. Is féidir le táirgeadh an phúdair meilt dramhaíl a laghdú agus an slabhra táirge a shíneadh.