वायुमंडलीय दबाव के अंतर्गत सिंटर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड की भौतिक संरचना और गुणधर्म

आधुनिक कार्बन, नाइट्रोजन, कार्बन और अन्य गैर-ऑक्साइड उच्च-तकनीकी दुर्दम्य कच्चे माल में से, वायुमंडलीय दबाव पर परिसीमित सिलिकॉन कार्बाइड व्यापक रूप से उपलब्ध है, किफायती है और इसे एमरी या दुर्दम्य रेत कहा जा सकता है। शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन पारदर्शी क्रिस्टल होता है। तो सिलिकॉन कार्बाइड की भौतिक संरचना और विशेषताएं क्या हैं?

वायुमंडलीय दबाव के अंतर्गत सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड

वायुमंडलीय दबाव पर संवर्धित सिलिकॉन कार्बाइड की भौतिक संरचना:

उद्योग में प्रयुक्त वायुमंडलीय दाब पर परिचालित सिलिकॉन कार्बाइड का रंग अशुद्धियों के प्रकार और मात्रा के आधार पर हल्का पीला, हरा, नीला और काला होता है, और इसकी शुद्धता और पारदर्शिता भिन्न-भिन्न होती है। सिलिकॉन कार्बाइड की क्रिस्टलीय संरचना को छह-स्तरीय या हीरे के आकार के प्लूटोनियम और घनाकार प्लूटोनियम-SIC में विभाजित किया गया है। क्रिस्टलीय संरचना में कार्बन और सिलिकॉन परमाणुओं के अलग-अलग क्रम के कारण प्लूटोनियम-SIC में विभिन्न प्रकार के विरूपण होते हैं, और 70 से अधिक प्रकार के विरूपण पाए गए हैं। बीटा-SIC 2100 से ऊपर अल्फा-SIC में परिवर्तित हो जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड के औद्योगिक प्रसंस्करण में इसे उच्च गुणवत्ता वाले क्वार्ट्ज रेत और पेट्रोलियम कोक के साथ प्रतिरोध भट्टी में परिष्कृत किया जाता है। परिष्कृत सिलिकॉन कार्बाइड ब्लॉकों को कुचलकर, अम्ल-क्षार शुद्धिकरण, चुंबकीय पृथक्करण, स्क्रीनिंग या जल चयन द्वारा विभिन्न कण आकार के उत्पाद प्राप्त किए जाते हैं।

वायुमंडलीय दबाव पर संवर्धित सिलिकॉन कार्बाइड की भौतिक विशेषताएं:

सिलिकॉन कार्बाइड में अच्छी रासायनिक स्थिरता, ऊष्मीय चालकता, ऊष्मीय विस्तार गुणांक और घिसाव प्रतिरोध होता है, इसलिए अपघर्षक के रूप में उपयोग के अलावा इसके कई अन्य उपयोग भी हैं: उदाहरण के लिए, टरबाइन इम्पेलर या सिलेंडर ब्लॉक की भीतरी दीवार पर सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर की एक विशेष प्रक्रिया द्वारा कोटिंग की जाती है, जिससे घिसाव प्रतिरोध में सुधार होता है और जीवनकाल 1 से 2 गुना बढ़ जाता है। उच्च श्रेणी के ऊष्मा-प्रतिरोधी, छोटे आकार, हल्के वजन और उच्च शक्ति वाले दुर्दम्य पदार्थों से निर्मित होने के कारण इसकी ऊर्जा दक्षता बहुत अच्छी है। निम्न श्रेणी का सिलिकॉन कार्बाइड (जिसमें लगभग 85% SiC होता है) इस्पात निर्माण की गति बढ़ाने और रासायनिक संरचना को आसानी से नियंत्रित करके इस्पात की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए एक उत्कृष्ट डीऑक्सीडाइज़र है। इसके अतिरिक्त, वायुमंडलीय दबाव पर सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग सिलिकॉन कार्बन रॉड के विद्युत भागों के निर्माण में भी व्यापक रूप से किया जाता है।

सिलिकॉन कार्बाइड बहुत कठोर होता है। इसकी मोर्स कठोरता 9.5 है, जो दुनिया के सबसे कठोर हीरे (10) के बाद दूसरे स्थान पर है। यह उत्कृष्ट तापीय चालकता वाला एक अर्धचालक है और उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण का प्रतिरोध कर सकता है। सिलिकॉन कार्बाइड के कम से कम 70 क्रिस्टलीय प्रकार होते हैं। प्लूटोनियम-सिलिकॉन कार्बाइड एक सामान्य समावयव है जो 2000°C से अधिक तापमान पर बनता है और इसकी क्रिस्टलीय संरचना षट्कोणीय होती है (वर्टजाइट के समान)। वायुमंडलीय दाब के अंतर्गत परिचालित सिलिकॉन कार्बाइड।

सेमीकंडक्टर उद्योग में सिलिकॉन कार्बाइड का अनुप्रयोग

सिलिकॉन कार्बाइड सेमीकंडक्टर उद्योग श्रृंखला में मुख्य रूप से सिलिकॉन कार्बाइड उच्च-शुद्धता पाउडर, एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट, एपिटैक्सियल शीट, पावर कंपोनेंट्स, मॉड्यूल पैकेजिंग और टर्मिनल अनुप्रयोग शामिल हैं।

1. एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट: एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट एक अर्धचालक सहायक सामग्री, चालक सामग्री और एपिटैक्सियल वृद्धि सब्सट्रेट है। वर्तमान में, SiC एकल क्रिस्टल की वृद्धि विधियों में भौतिक वाष्प स्थानांतरण विधि (PVT विधि), तरल चरण विधि (LPE विधि) और उच्च तापमान रासायनिक वाष्प निक्षेपण विधि (HTCVD विधि) शामिल हैं। वायुमंडलीय दबाव के तहत सिंटर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड।

2. एपिटैक्सियल शीट: सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सियल शीट, सिलिकॉन कार्बाइड शीट, एकल क्रिस्टल फिल्म (एपिटैक्सियल परत) होती है जिसकी दिशा सब्सट्रेट क्रिस्टल के समान होती है और इसके लिए सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट की कुछ निश्चित आवश्यकताएं होती हैं। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, वाइड बैंड गैप सेमीकंडक्टर उपकरणों का निर्माण लगभग पूरी तरह से एपिटैक्सियल परत में किया जाता है, और सिलिकॉन चिप का उपयोग केवल सब्सट्रेट के रूप में किया जाता है, जिसमें GaN एपिटैक्सियल परत का सब्सट्रेट भी शामिल है।

3. उच्च शुद्धता वाला सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर: उच्च शुद्धता वाला सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर पीवीटी विधि द्वारा सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टल के विकास के लिए कच्चा माल है, और उत्पाद की शुद्धता सीधे सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टल की विकास गुणवत्ता और विद्युत विशेषताओं को प्रभावित करती है।

4. यह विद्युत उपकरण सिलिकॉन कार्बाइड से बना एक वाइड-बैंड विद्युत उपकरण है, जिसमें उच्च तापमान, उच्च आवृत्ति और उच्च दक्षता की विशेषताएं हैं। उपकरण के संचालन स्वरूप के अनुसार, SiC विद्युत आपूर्ति उपकरण में मुख्य रूप से एक विद्युत डायोड और एक विद्युत स्विच ट्यूब शामिल होते हैं।

5. टर्मिनल: तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक अनुप्रयोगों में, सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालक गैलियम नाइट्राइड अर्धचालकों के पूरक होने का लाभ रखते हैं। SiC उपकरणों की उच्च रूपांतरण दक्षता, कम तापन, हल्का वजन और अन्य लाभों के कारण, अनुगामी उद्योग में इनकी मांग लगातार बढ़ रही है, और SiO2 उपकरणों को प्रतिस्थापित करने की प्रवृत्ति देखी जा रही है।