Kounye a,carbure Silisyòm (SiC)se yon materyèl seramik ki kondiktif tèmikman ke yo etidye aktivman nan peyi a ak aletranje. Konduktivite tèmik teorik SiC a trè wo, e kèk fòm kristal ka rive nan 270W/mK, ki deja yon lidè pami materyèl ki pa kondiktif yo. Pa egzanp, aplikasyon konduktivite tèmik SiC a ka wè nan materyèl substrat aparèy semi-kondiktè, materyèl seramik ki gen gwo konduktivite tèmik, aparèy chofaj ak plak chofaj pou pwosesis semi-kondiktè, materyèl kapsil pou konbistib nikleyè, ak bag sele gaz pou ponp konpresè.
Aplikasyon decarbure Silisyòmnan domèn semi-kondiktè a
Disk ak ekipman pou fanm k'ap pile yo se ekipman enpòtan pou pwodiksyon waf Silisyòm nan endistri semi-kondiktè yo. Si disk fanm k'ap pile a fèt an fè fonn oswa asye kabòn, lavi sèvis li kout epi koyefisyan ekspansyon tèmik li wo. Pandan pwosesis waf Silisyòm yo, sitou pandan fanm k'ap pile oswa polisaj gwo vitès, akòz mete ak defòmasyon tèmik disk fanm k'ap pile a, li difisil pou garanti platè ak paralelis waf Silisyòm lan. Disk fanm k'ap pile a fèt an fè fonn oswa asye kabòn.seramik carbure silikonAkòz gwo dite li, li gen yon ti usure, epi koyefisyan ekspansyon tèmik li fondamantalman menm jan ak sa ki nan wafer Silisyòm yo, kidonk li ka moulen ak poli nan gwo vitès.
Anplis de sa, lè yo pwodui waf silikon, yo bezwen sibi tretman chalè nan tanperati ki wo epi yo souvan transpòte avèk ekipman carbure silikon. Yo reziste chalè epi yo pa destriktif. Kabòn ki sanble ak dyaman (DLC) ak lòt kouch ka aplike sou sifas la pou amelyore pèfòmans, soulaje domaj waf la, epi anpeche kontaminasyon gaye.
Anplis, kòm yon reprezantan twazyèm jenerasyon materyèl semi-kondiktè ki gen gwo espas bann (bandgap) yo, materyèl monokristal Silisyòm karbid yo gen pwopriyete tankou yon gwo espas bann (apeprè 3 fwa sa Si), yon konduktivite tèmik ki wo (apeprè 3.3 fwa sa Si oswa 10 fwa sa GaAs), yon to migrasyon saturation elektwon ki wo (apeprè 2.5 fwa sa Si) ak yon chan elektrik pann ki wo (apeprè 10 fwa sa Si oswa 5 fwa sa GaAs). Aparèy SiC yo konpanse domaj aparèy materyèl semi-kondiktè tradisyonèl yo nan aplikasyon pratik epi yo piti piti vin prensipal semi-kondiktè pouvwa yo.
Demann pou seramik carbure Silisyòm ki gen gwo konduktivite tèmik ogmante anpil.
Avèk devlopman kontinyèl syans ak teknoloji, demann pou aplikasyon seramik carbure Silisyòm nan domèn semi-kondiktè a ogmante dramatikman, epi konduktivite tèmik ki wo se yon endikatè kle pou aplikasyon li nan konpozan ekipman fabrikasyon semi-kondiktè. Se poutèt sa, li enpòtan pou ranfòse rechèch sou seramik carbure Silisyòm ki gen konduktivite tèmik ki wo. Diminye kontni oksijèn nan rezo a, amelyore dansite a, epi reglemante distribisyon dezyèm faz la nan rezo a yon fason rezonab se metòd prensipal yo pou amelyore konduktivite tèmik seramik carbure Silisyòm yo.
Kounye a, gen kèk etid sou seramik carbure silikon ki gen gwo konduktivite tèmik nan peyi mwen an, epi toujou gen yon gwo diferans konpare ak nivo mondyal la. Direksyon rechèch nan lavni yo enkli:
● Ranfòse rechèch sou pwosesis preparasyon poud seramik carbure Silisyòm. Preparasyon poud carbure Silisyòm ki gen gwo pite epi ki gen mwens oksijèn se baz pou preparasyon seramik carbure Silisyòm ki gen gwo konduktivite tèmik;
● Ranfòse seleksyon èd sinterizasyon ak rechèch teyorik ki gen rapò;
● Ranfòse rechèch ak devlopman ekipman sinterizasyon wo nivo. Lè yo reglemante pwosesis sinterizasyon an pou jwenn yon mikwoestrikti rezonab, li nesesè pou jwenn seramik carbure silikon ki gen yon konduktivite tèmik ki wo.
Mezi pou amelyore konduktivite tèmik seramik carbure Silisyòm yo
Kle pou amelyore konduktivite tèmik seramik SiC yo se diminye frekans dispèsyon fonon yo epi ogmante chemen lib mwayèn fonon an. Konduktivite tèmik SiC a pral amelyore efektivman lè yo diminye porosit ak dansite limit grenn seramik SiC yo, amelyore pite limit grenn SiC yo, diminye enpurte rezo SiC oswa domaj rezo, epi ogmante transpòtè transmisyon koule chalè nan SiC. Kounye a, optimize kalite ak kontni èd sinterizasyon ak tretman chalè tanperati ki wo se mezi prensipal yo pou amelyore konduktivite tèmik seramik SiC yo.
① Optimize kalite ak kontni èd sinterizasyon yo
Yo souvan ajoute plizyè kalite èd pou sinterizasyon lè y ap prepare seramik SiC ki gen gwo konduktivite tèmik. Pami yo, kalite ak kontni èd pou sinterizasyon yo gen yon gwo enfliyans sou konduktivite tèmik seramik SiC yo. Pa egzanp, eleman Al oswa O nan èd pou sinterizasyon sistèm Al2O3 yo fonn fasilman nan rezo SiC a, sa ki lakòz espas vid ak domaj, ki mennen nan yon ogmantasyon nan frekans dispèsyon fonon yo. Anplis de sa, si kontni èd pou sinterizasyon an ba, materyèl la difisil pou sinterize ak dansifye, alòske yon kontni èd pou sinterizasyon ki wo ap mennen nan yon ogmantasyon nan enpurte ak domaj. Twòp èd pou sinterizasyon faz likid kapab anpeche tou kwasans grenn SiC yo epi redwi chemen lib mwayèn fonon yo. Se poutèt sa, pou prepare seramik SiC ki gen gwo konduktivite tèmik, li nesesè pou diminye kontni èd pou sinterizasyon yo otank posib pandan y ap satisfè egzijans dansite sinterizasyon an, epi eseye chwazi èd pou sinterizasyon ki difisil pou fonn nan rezo SiC a.
*Pwopriyete tèmik seramik SiC yo lè yo ajoute diferan èd sinterizasyon
Kounye a, seramik SiC cho-prese ki sinterize ak BeO kòm yon èd sinterizasyon gen konduktivite tèmik maksimòm nan tanperati chanm (270W·m-1·K-1). Sepandan, BeO se yon materyèl trè toksik ak kanserojèn, epi li pa apwopriye pou aplikasyon laj nan laboratwa oswa nan domèn endistriyèl. Pwen eutektik ki pi ba nan sistèm Y2O3-Al2O3 la se 1760℃, ki se yon èd sinterizasyon faz likid komen pou seramik SiC yo. Sepandan, piske Al3+ fonn fasilman nan rezo SiC a, lè sistèm sa a itilize kòm yon èd sinterizasyon, konduktivite tèmik seramik SiC yo nan tanperati chanm mwens pase 200W·m-1·K-1.
Eleman latè ra tankou Y, Sm, Sc, Gd ak La pa fasil pou fonn nan rezo SiC epi yo gen yon gwo afinite pou oksijèn, sa ki ka efektivman diminye kontni oksijèn nan rezo SiC la. Se poutèt sa, sistèm Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) se yon èd sinterizasyon komen pou prepare seramik SiC ki gen gwo konduktivite tèmik (>200W·m-1·K-1). Si nou pran èd sinterizasyon sistèm Y2O3-Sc2O3 la kòm egzanp, valè devyasyon iyon Y3+ ak Si4+ la gwo, epi tou de yo pa sibi solisyon solid. Solibilite Sc nan SiC pi a 1800~2600℃ piti, anviwon (2~3)×1017atòm·cm-3.
② Tretman chalè tanperati ki wo
Tretman chalè seramik SiC a nan tanperati ki wo fezab pou elimine domaj rezo, dislokasyon ak estrès rezidyèl, ankouraje transfòmasyon estriktirèl kèk materyèl amorf an kristal, epi febli efè dispèsyon fonon an. Anplis de sa, tretman chalè a nan tanperati ki wo ka efektivman ankouraje kwasans grenn SiC yo, epi finalman amelyore pwopriyete tèmik materyèl la. Pa egzanp, apre tretman chalè a nan tanperati ki wo nan 1950°C, koyefisyan difizyon tèmik seramik SiC yo ogmante soti nan 83.03mm2·s-1 pou rive nan 89.50mm2·s-1, epi konduktivite tèmik nan tanperati chanm nan ogmante soti nan 180.94W·m-1·K-1 pou rive nan 192.17W·m-1·K-1. Tretman chalè a nan tanperati ki wo amelyore kapasite dezoksidasyon èd sinterizasyon an sou sifas SiC a ak rezo a efektivman, epi fè koneksyon ant grenn SiC yo pi sere. Apre tretman chalè a nan tanperati ki wo, konduktivite tèmik seramik SiC yo nan tanperati chanm nan te amelyore anpil.
Dat piblikasyon: 24 Oktòb 2024