Átkristályosodottszilícium-karbid (RSiC) kerámiaegynagy teljesítményű kerámia anyagKiváló hőállóságának, oxidációs ellenállásának, korrózióállóságának és nagy keménységének köszönhetően széles körben alkalmazzák számos területen, például félvezetőgyártásban, fotovoltaikus iparban, magas hőmérsékletű kemencékben és vegyipari berendezésekben. A modern iparban a nagy teljesítményű anyagok iránti növekvő kereslettel az átkristályosított szilícium-karbid kerámiák kutatása és fejlesztése egyre mélyül.
1. Előkészítési technológiaátkristályosított szilícium-karbid kerámiák
Az átkristályosított anyag előállítási technológiájaszilícium-karbid kerámiafőként két módszert foglal magában: a porszinterelést és a gőzleválasztást (CVD). Ezek közül a porszinterelési módszer a szilícium-karbid por magas hőmérsékletű környezetben történő szinterelését jelenti, így a szilícium-karbid részecskék a szemcsék közötti diffúzió és átkristályosodás révén sűrű szerkezetet alkotnak. A gőzleválasztási módszer a szilícium-karbidnak a hordozó felületére történő kémiai gőzreakció révén magas hőmérsékleten történő leválasztását jelenti, ezáltal nagy tisztaságú szilícium-karbid filmet vagy szerkezeti elemeket képezve. E két technológiának megvannak a maga előnyei. A porszinterelési módszer alkalmas nagyméretű gyártásra és alacsony költséggel jár, míg a gőzleválasztási módszer nagyobb tisztaságot és sűrűbb szerkezetet biztosít, és széles körben használják a félvezetők területén.
2. Az anyag tulajdonságaiátkristályosított szilícium-karbid kerámiák
Az átkristályosított szilícium-karbid kerámiák kiemelkedő tulajdonsága a kiváló teljesítmény magas hőmérsékletű környezetben. Az anyag olvadáspontja akár 2700 °C is lehet, és jó mechanikai szilárdsággal rendelkezik magas hőmérsékleten. Ezenkívül az átkristályosított szilícium-karbid kiváló oxidációs és korrózióállósággal is rendelkezik, és szélsőséges kémiai környezetben is stabil marad. Ezért az RSiC kerámiákat széles körben alkalmazzák magas hőmérsékletű kemencékben, magas hőmérsékletű tűzálló anyagokban és vegyipari berendezésekben.
Ezenkívül az átkristályosított szilícium-karbid magas hővezető képességgel rendelkezik, és hatékonyan vezeti a hőt, ami fontos alkalmazási értékkel bír a következőkben:MOCVD reaktorokés hőkezelő berendezések a félvezető ostyák gyártásában. Magas hővezető képessége és hősokk-állósága biztosítja a berendezés megbízható működését extrém körülmények között.
3. Az átkristályosított szilícium-karbid kerámiák alkalmazási területei
Félvezetőgyártás: A félvezetőiparban az átkristályosított szilícium-karbid kerámiákat MOCVD reaktorokban lévő szubsztrátok és hordozók gyártására használják. Magas hőmérséklet-állóságuknak, korrózióállóságuknak és magas hővezető képességüknek köszönhetően az RSiC anyagok stabil teljesítményt tudnak fenntartani komplex kémiai reakciókörnyezetekben, biztosítva a félvezető ostyák minőségét és hozamát.
Fotovoltaikus ipar: A fotovoltaikus iparban az RSiC-t kristálynövesztő berendezések tartószerkezetének gyártására használják. Mivel a fotovoltaikus cellák gyártási folyamata során a kristálynövekedést magas hőmérsékleten kell végezni, az átkristályosított szilícium-karbid hőállósága biztosítja a berendezés hosszú távú stabil működését.
Magas hőmérsékletű kemencék: Az RSiC kerámiákat széles körben használják magas hőmérsékletű kemencékben is, például vákuumkemencék, olvasztókemencék és egyéb berendezések bélésében és alkatrészeiben. Hősokk- és oxidációs ellenállása miatt a magas hőmérsékletű iparágak egyik nélkülözhetetlen anyaga.
4. Az átkristályosított szilícium-karbid kerámiák kutatási iránya
A nagy teljesítményű anyagok iránti növekvő kereslettel fokozatosan világossá vált az átkristályosított szilícium-karbid kerámiák kutatási iránya. A jövőbeli kutatások a következő szempontokra fognak összpontosítani:
Az anyagtisztaság javítása: A félvezető és fotovoltaikus területeken a magasabb tisztasági követelmények teljesítése érdekében a kutatók az RSiC tisztaságának javítására szolgáló módszereket keresik a gőzleválasztási technológia fejlesztésével vagy új nyersanyagok bevezetésével, ezáltal növelve alkalmazási értékét ezeken a csúcstechnológiai területeken.
Mikroszerkezet optimalizálása: A szinterelési körülmények és a porrészecskék eloszlásának szabályozásával az átkristályosított szilícium-karbid mikroszerkezete tovább optimalizálható, ezáltal javítva mechanikai tulajdonságait és hősokk-állóságát.
Funkcionális kompozit anyagok: A komplexebb felhasználási környezetekhez való alkalmazkodás érdekében a kutatók az RSiC-t más anyagokkal kombinálva próbálják multifunkcionális tulajdonságokkal rendelkező kompozit anyagokat fejleszteni, például nagyobb kopásállósággal és elektromos vezetőképességgel rendelkező, átkristályosított szilícium-karbid alapú kompozit anyagokat.
5. Következtetés
Nagy teljesítményű anyagként az átkristályosított szilícium-karbid kerámiákat széles körben alkalmazzák számos területen kiváló hőmérsékleti tulajdonságaik, oxidációs ellenállásuk és korrózióállóságuk miatt. A jövőbeli kutatások az anyagtisztaság javítására, a mikroszerkezet optimalizálására és a kompozit funkcionális anyagok fejlesztésére összpontosítanak a növekvő ipari igények kielégítése érdekében. Ezen technológiai újítások révén az átkristályosított szilícium-karbid kerámiák várhatóan nagyobb szerepet fognak játszani a high-tech területeken.
Közzététel ideje: 2024. október 24.