Nútímaleg hátækni eldföst hráefni úr C, N, B og öðrum oxíðlausum hráefnum, sintrað kísillkarbíð undir andrúmsloftsþrýstingi er mikið notað, hagkvæmt og má segja að það sé smergil eða eldföst sandur. Hreint kísillkarbíð er litlaus gegnsætt kristall. Hver er þá uppbygging og einkenni efnisins?
Sinterað kísillkarbíð undir andrúmsloftsþrýstingi
Efnisbygging sinteraðs kísillkarbíðs við andrúmsloftsþrýsting:
Loftþrýstingssintrað kísillkarbíð sem notað er í iðnaði er ljósgult, grænt, blátt og svart eftir gerð og innihaldi óhreininda, og hreinleiki og gegnsæi eru mismunandi. Kristalbygging kísillkarbíðs skiptist í sex orða eða demantlaga plútón og rúmmetra plútón. Plútón myndar ýmsa aflögun vegna mismunandi staflaröðunar kolefnis- og kísillatóma í kristalbyggingunni og meira en 70 tegundir af aflögun hafa fundist. Beta-SIC breytist í alfa-SIC yfir 2100. Í iðnaðarferlinu er kísillkarbíð hreinsað með hágæða kvarssandi og jarðolíukóki í viðnámsofni. Hreinsaðir kísillkarbíðblokkir eru mulaðir, sýru-basa hreinsun, segulmagnað aðskilnaður, sigtun eða vatnsval til að framleiða vörur af ýmsum agnastærðum.
Efniseiginleikar sinteraðs kísillkarbíðs undir andrúmsloftsþrýstingi:
Kísilkarbíð hefur góða efnafræðilega stöðugleika, varmaleiðni, varmaþenslustuðul og slitþol, þannig að auk slípiefna eru til margar notkunarmöguleikar: Til dæmis er kísilkarbíðduft húðað á innvegg túrbínuhjólsins eða strokkblokkarinnar með sérstöku ferli, sem getur bætt slitþol og lengt líftíma um 1 til 2 sinnum. Það er úr hágæða eldföstum efnum sem eru hitaþolin, lítil að stærð, létt og með mikla styrk, og orkunýtnin er mjög góð. Lággæða kísilkarbíð (þar á meðal um 85% SiC) er frábært afoxunarefni til að auka hraða stálframleiðslu og auðvelda stjórnun efnasamsetningar til að bæta gæði stálsins. Að auki er sinterað kísilkarbíð undir andrúmsloftsþrýstingi einnig mikið notað í framleiðslu á rafmagnshlutum kísilkolefnisstöngum.
Kísilkarbíð er mjög hart. Morse-hörku er 9,5, næst harðasta hörkuefni heims á eftir hörðum demöntum (10), er hálfleiðari með framúrskarandi varmaleiðni og getur staðist oxun við hátt hitastig. Kísilkarbíð hefur að minnsta kosti 70 kristallagerðir. Plútóníum-kísilkarbíð er algeng ísómer sem myndast við hitastig yfir 2000 og hefur sexhyrnda kristallabyggingu (svipað og wurtzít). Sinterað kísilkarbíð við andrúmsloftsþrýsting.
Notkun kísillkarbíðs í hálfleiðaraiðnaði
Iðnaðarkeðjan fyrir hálfleiðara úr kísilkarbíði inniheldur aðallega hágæða kísilkarbíðduft, einkristalla undirlag, epitaxialplötur, aflgjafaíhluti, einingaumbúðir og tengibúnað.
1. Einkristalla undirlag Einkristalla undirlag er hálfleiðara stuðningsefni, leiðandi efni og epitaxial vaxtarundirlag. Sem stendur eru vaxtaraðferðir SiC einkristalla meðal annars gufuflutningsaðferð (PVT aðferð), vökvafasa aðferð (LPE aðferð) og efnafræðileg gufuútfellingaraðferð við háan hita (HTCVD aðferð). Sinterað kísillkarbíð undir andrúmsloftsþrýstingi.
2. Epitaxialplata Epitaxialplata úr kísilkarbíði, kísilkarbíði, einkristallafilma (epitaxiallag) hefur ákveðnar kröfur um kísilkarbíð undirlag og stefnu undirlagsins. Í hagnýtum tilgangi eru næstum allir hálfleiðarar með breitt bandbil framleiddir með epitaxiallagi og kísilflísin sjálf er aðeins notuð sem undirlag, þar með talið GaN epitaxiallag undirlagsins.
3. Háhreint kísilkarbíðduft Háhreint kísilkarbíðduft er hráefnið fyrir vöxt kísilkarbíðs einkristalla með PVT aðferðinni og hreinleiki vörunnar hefur bein áhrif á vaxtargæði og rafmagnseiginleika kísilkarbíðs einkristalla.
4. Aflgjafinn er breiðbandsaflgjafi úr kísilkarbíði, sem hefur eiginleika eins og hátt hitastig, háa tíðni og mikla skilvirkni. Samkvæmt rekstrarformi tækisins inniheldur SiC aflgjafinn aðallega afldíóðu og aflrofa.
5. Tengipunktur Í þriðju kynslóðar hálfleiðaraforritum hafa kísilkarbíð hálfleiðarar þann kost að vera viðbót við gallíumnítríð hálfleiðara. Vegna mikillar umbreytingarnýtni, lágra hitunareiginleika, léttleika og annarra kosta SiC-tækja heldur eftirspurn eftir framleiðslugreinum áfram að aukast og það er tilhneiging til að skipta út SiO2-tækjum.
Birtingartími: 16. júní 2023