Saiki,silikon karbida (SiC)minangka bahan keramik konduktif termal sing lagi ditliti kanthi aktif ing njero lan njaba negeri. Konduktivitas termal teoretis SiC dhuwur banget, lan sawetara wujud kristal bisa tekan 270W/mK, sing wis dadi pimpinan ing antarane bahan non-konduktif. Contone, aplikasi konduktivitas termal SiC bisa dideleng ing bahan substrat piranti semikonduktor, bahan keramik konduktivitas termal sing dhuwur, pemanas lan pelat pemanas kanggo pangolahan semikonduktor, bahan kapsul kanggo bahan bakar nuklir, lan cincin penyegel gas kanggo pompa kompresor.
Aplikasi sakasilikon karbidaing bidang semikonduktor
Cakram lan piranti panggilingan minangka peralatan proses sing penting kanggo produksi wafer silikon ing industri semikonduktor. Yen cakram panggilingan digawe saka wesi cor utawa baja karbon, umur layanane cendhak lan koefisien ekspansi termal gedhe. Sajrone pangolahan wafer silikon, utamane sajrone panggilingan utawa polesan kecepatan tinggi, amarga keausan lan deformasi termal cakram panggilingan, kerataan lan paralelisme wafer silikon angel dijamin. Cakram panggilingan digawe sakakeramik silikon karbidanduweni daya aus sing sithik amarga atose sing dhuwur, lan koefisien ekspansi termal padha karo wafer silikon, saengga bisa digiling lan dipoles kanthi kecepatan dhuwur.
Kajaba iku, nalika wafer silikon diprodhuksi, kudu ngalami perawatan panas suhu dhuwur lan asring diangkut nggunakake perlengkapan silikon karbida. Wafer iki tahan panas lan ora ngrusak. Karbon kaya berlian (DLC) lan lapisan liyane bisa ditrapake ing permukaan kanggo nambah kinerja, nyuda kerusakan wafer, lan nyegah kontaminasi nyebar.
Salajengipun, minangka wakil saka bahan semikonduktor celah pita amba generasi katelu, bahan kristal tunggal silikon karbida nduweni sifat kayata jembar celah pita gedhe (udakara 3 kali lipat Si), konduktivitas termal sing dhuwur (udakara 3,3 kali lipat Si utawa 10 kali lipat GaAs), tingkat migrasi saturasi elektron sing dhuwur (udakara 2,5 kali lipat Si) lan medan listrik breakdown sing dhuwur (udakara 10 kali lipat Si utawa 5 kali lipat GaAs). Piranti SiC ngimbangi cacat piranti bahan semikonduktor tradisional ing aplikasi praktis lan mboko sithik dadi arus utama semikonduktor daya.
Panjaluk keramik silikon karbida konduktivitas termal sing dhuwur wis tambah akeh banget
Kanthi perkembangan ilmu pengetahuan lan teknologi sing terus-terusan, panjaluk kanggo aplikasi keramik silikon karbida ing bidang semikonduktor saya tambah akeh, lan konduktivitas termal sing dhuwur minangka indikator kunci kanggo aplikasi kasebut ing komponen peralatan manufaktur semikonduktor. Mulane, penting banget kanggo nguatake riset babagan keramik silikon karbida konduktivitas termal sing dhuwur. Ngurangi kandungan oksigen kisi, ningkatake kapadhetan, lan ngatur distribusi fase kapindho ing kisi kanthi cukup minangka cara utama kanggo ningkatake konduktivitas termal keramik silikon karbida.
Saiki, ana sawetara panliten babagan keramik silikon karbida konduktivitas termal sing dhuwur ing negaraku, lan isih ana kesenjangan sing gedhe dibandhingake karo tingkat donya. Arah riset ing mangsa ngarep kalebu:
●Nguwataké riset prosès persiapan bubuk keramik silikon karbida. Persiapan bubuk silikon karbida kanthi kemurnian dhuwur lan oksigen rendah minangka dhasar kanggo persiapan keramik silikon karbida konduktivitas termal sing dhuwur;
● Nguatake pilihan alat bantu sintering lan riset teoretis sing gegandhengan;
●Nguatake riset lan pangembangan peralatan sintering kelas atas. Kanthi ngatur proses sintering kanggo entuk mikrostruktur sing cukup, iki minangka syarat sing dibutuhake kanggo entuk keramik silikon karbida konduktivitas termal sing dhuwur.
Langkah-langkah kanggo ningkatake konduktivitas termal keramik silikon karbida
Kunci kanggo ningkatake konduktivitas termal keramik SiC yaiku nyuda frekuensi hamburan fonon lan nambah jalur bebas rata-rata fonon. Konduktivitas termal SiC bakal ditingkatake kanthi efektif kanthi nyuda porositas lan kapadhetan wates butir keramik SiC, ningkatake kemurnian wates butir SiC, nyuda pengotor kisi SiC utawa cacat kisi, lan nambah pembawa transmisi aliran panas ing SiC. Saiki, optimalisasi jinis lan isi alat bantu sintering lan perawatan panas suhu dhuwur minangka langkah utama kanggo ningkatake konduktivitas termal keramik SiC.
① Ngoptimalake jinis lan isi alat bantu sintering
Maneka warna alat bantu sintering asring ditambahake nalika nyiyapake keramik SiC konduktivitas termal sing dhuwur. Antarane, jinis lan isi alat bantu sintering nduweni pengaruh gedhe marang konduktivitas termal keramik SiC. Contone, unsur Al utawa O ing alat bantu sintering sistem Al2O3 gampang larut menyang kisi SiC, sing nyebabake kekosongan lan cacat, sing nyebabake peningkatan frekuensi hamburan fonon. Kajaba iku, yen isi alat bantu sintering kurang, materi kasebut angel disinter lan dipadatkan, dene isi alat bantu sintering sing dhuwur bakal nyebabake peningkatan rereged lan cacat. Alat bantu sintering fase cair sing berlebihan uga bisa nyegah pertumbuhan butiran SiC lan nyuda jalur bebas rata-rata fonon. Mulane, kanggo nyiyapake keramik SiC konduktivitas termal sing dhuwur, perlu nyuda isi alat bantu sintering sabisa-bisane nalika nyukupi syarat kapadhetan sintering, lan nyoba milih alat bantu sintering sing angel larut ing kisi SiC.
*Sifat termal keramik SiC nalika macem-macem alat bantu sintering ditambahake
Saiki, keramik SiC sing dipencet panas sing disinter nganggo BeO minangka alat bantu sintering nduweni konduktivitas termal suhu ruangan maksimal (270W·m-1·K-1). Nanging, BeO minangka bahan sing beracun banget lan karsinogenik, lan ora cocok kanggo aplikasi sing akeh ing laboratorium utawa bidang industri. Titik eutektik paling endhek saka sistem Y2O3-Al2O3 yaiku 1760℃, sing minangka alat bantu sintering fase cair sing umum kanggo keramik SiC. Nanging, amarga Al3+ gampang larut menyang kisi SiC, nalika sistem iki digunakake minangka alat bantu sintering, konduktivitas termal suhu ruangan keramik SiC kurang saka 200W·m-1·K-1.
Unsur-unsur tanah jarang kaya ta Y, Sm, Sc, Gd lan La ora gampang larut ing kisi SiC lan nduweni afinitas oksigen sing dhuwur, sing bisa nyuda kandungan oksigen ing kisi SiC kanthi efektif. Mulane, sistem Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) minangka alat bantu sintering umum kanggo nyiapake keramik SiC konduktivitas termal sing dhuwur (>200W·m-1·K-1). Njupuk alat bantu sintering sistem Y2O3-Sc2O3 minangka conto, nilai deviasi ion Y3+ lan Si4+ gedhe, lan loro-lorone ora ngalami larutan padat. Kelarutan Sc ing SiC murni ing 1800 ~ 2600 ℃ cilik, udakara (2 ~ 3) × 1017 atom · cm-3.
② Perawatan panas suhu dhuwur
Perawatan panas suhu dhuwur kanggo keramik SiC kondusif kanggo ngilangi cacat kisi, dislokasi, lan tegangan sisa, ningkatake transformasi struktural sawetara bahan amorf dadi kristal, lan nglemahake efek hamburan fonon. Kajaba iku, perawatan panas suhu dhuwur bisa kanthi efektif ningkatake pertumbuhan butiran SiC, lan pungkasane ningkatake sifat termal bahan kasebut. Contone, sawise perawatan panas suhu dhuwur ing 1950°C, koefisien difusi termal keramik SiC mundhak saka 83,03mm2·s-1 dadi 89,50mm2·s-1, lan konduktivitas termal suhu ruangan mundhak saka 180,94W·m-1·K-1 dadi 192,17W·m-1·K-1. Perawatan panas suhu dhuwur kanthi efektif ningkatake kemampuan deoksidasi saka bantuan sintering ing permukaan lan kisi SiC, lan nggawe sambungan antarane butiran SiC luwih rapet. Sawise perawatan panas suhu dhuwur, konduktivitas termal suhu ruangan keramik SiC wis saya apik.
Wektu kiriman: 24 Okt-2024