현대의 탄소(C), 질소(N), 붕소(B) 등의 비산화물 고기술 내화물 원료인 상압 소결 탄화규소는 널리 사용되고 경제적이며, 연마재 또는 내화 모래라고도 할 수 있습니다. 순수 탄화규소는 무색 투명한 결정입니다. 그렇다면 탄화규소의 물질 구조와 특성은 무엇일까요?
대기압 하에서 소결된 탄화규소
대기압 소결 탄화규소의 재료 구조:
산업적으로 사용되는 대기압 소결 탄화규소는 불순물의 종류와 함량에 따라 연황색, 녹색, 청색, 검은색 등 다양한 색을 띠며, 순도와 투명도 또한 다릅니다. 탄화규소의 결정 구조는 육방정계(β-SIC)와 입방정계(β-SIC)로 나뉩니다. β-SIC는 결정 구조 내 탄소와 규소 원자의 배열 순서에 따라 다양한 변형을 형성하며, 70가지 이상의 변형이 발견되었습니다. β-SIC는 2100 이상의 온도에서 α-SIC로 변환됩니다. 탄화규소의 산업 공정은 고품질 석영 모래와 석유 코크스를 사용하여 저항로에서 정제합니다. 정제된 탄화규소 블록은 분쇄, 산-염기 세척, 자력 분리, 체질 또는 수분 선별을 거쳐 다양한 입자 크기의 제품으로 생산됩니다.
대기압 소결 탄화규소의 재료 특성:
탄화규소는 화학적 안정성, 열전도율, 열팽창 계수, 내마모성이 우수하여 연마재 외에도 다양한 용도로 사용됩니다. 예를 들어, 특수 공정을 통해 터빈 임펠러나 실린더 블록의 내벽에 탄화규소 분말을 코팅하면 내마모성을 향상시키고 수명을 1~2배 연장할 수 있습니다. 또한, 내열성, 소형화, 경량화, 고강도의 고급 내화 재료로 만들어져 에너지 효율이 매우 뛰어납니다. 저급 탄화규소(SiC 약 85% 함유)는 제강 속도를 높이고 화학 조성 제어를 용이하게 하여 강재 품질을 향상시키는 우수한 탈산제입니다. 뿐만 아니라, 대기압 소결 탄화규소는 전기 부품의 탄화규소봉 제조에도 널리 사용됩니다.
탄화규소는 매우 단단합니다. 모스 경도는 9.5로 세계에서 두 번째로 단단한 다이아몬드(10)에 해당하며, 열전도율이 뛰어난 반도체이고 고온에서도 산화에 강합니다. 탄화규소는 최소 70가지 이상의 결정 구조를 가지고 있습니다. 플루토늄-탄화규소는 2000℃ 이상의 온도에서 형성되는 일반적인 이성질체로, 육방정계 결정 구조(우르자이트 구조와 유사)를 가집니다. 대기압 하에서 소결된 탄화규소
반도체 산업에서 탄화규소의 응용
탄화규소 반도체 산업 사슬은 주로 고순도 탄화규소 분말, 단결정 기판, 에피택셜 시트, 전력 부품, 모듈 패키징 및 최종 응용 분야를 포함합니다.
1. 단결정 기판 단결정 기판은 반도체 지지체, 전도성 물질 및 에피택셜 성장 기판으로 사용됩니다. 현재 SiC 단결정 성장 방법에는 물리적 기상 전사법(PVT법), 액상 증착법(LPE법), 고온 화학 기상 증착법(HTCVD법) 등이 있으며, 이들은 대기압 하에서 소결된 탄화규소를 사용합니다.
2. 에피택셜 시트: 탄화규소 에피택셜 시트, 탄화규소 시트, 기판 결정 방향과 동일한 방향을 가진 단결정 박막(에피택셜 층)으로, 탄화규소 기판에 대한 특정 요구 사항을 충족해야 합니다. 실제 응용 분야에서 광대역 반도체 소자는 거의 모두 에피택셜 층에서 제조되며, 실리콘 칩 자체는 기판으로만 사용됩니다. 여기에는 GaN 에피택셜 층의 기판도 포함됩니다.
3. 고순도 탄화규소 분말 고순도 탄화규소 분말은 PVT법으로 탄화규소 단결정을 성장시키는 원료이며, 제품의 순도는 탄화규소 단결정의 성장 품질 및 전기적 특성에 직접적인 영향을 미칩니다.
4. 이 전력 소자는 고온, 고주파 및 고효율 특성을 지닌 탄화규소 소재로 만들어진 광대역 전력 소자입니다. 소자의 작동 방식에 따라 SiC 전원 공급 장치는 주로 전력 다이오드와 전력 스위칭 튜브로 구성됩니다.
5. 터미널 3세대 반도체 응용 분야에서 탄화규소(SiC) 반도체는 질화갈륨(SiO₂) 반도체와 상보적인 장점을 가지고 있습니다. SiC 소자는 높은 변환 효율, 낮은 발열 특성, 경량성 등의 장점을 지니고 있어 하위 산업의 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, SiO₂ 소자를 대체하는 추세입니다.
게시 시간: 2023년 6월 16일