Evdem,karbîda silîkonê (SiC)materyalek seramîk a germîguhêzbar e ku li welêt û derveyî welêt bi awayekî çalak tê lêkolîn kirin. Germahiya teorîk a SiC pir zêde ye, û hin formên krîstal dikarin bigihîjin 270W/mK, ku jixwe di nav materyalên neguhêzbar de pêşeng e. Mînakî, sepandina germahiya SiC dikare di materyalên substratê yên cîhazên nîvconductor, materyalên seramîk ên germahiya bilind, germker û plakayên germkirinê ji bo pêvajoya nîvconductor, materyalên kapsulê ji bo sotemeniya nukleerî, û zengilên mohrkirina gazê ji bo pompên kompresorê de were dîtin.
Bikaranînakarbîda silîkonêdi warê nîvconductor de
Dîskên hûrkirinê û alavên wan ji bo hilberîna waferên silîkonê di pîşesaziya nîvconductor de alavên pêvajoyê yên girîng in. Ger dîska hûrkirinê ji hesinê avêtinê an pola karbonê hatibe çêkirin, temenê wê yê xizmetê kurt e û katsayiya wê ya berfirehbûna germî mezin e. Di dema hilberandina waferên silîkonê de, nemaze di dema hûrkirin an cilandina bilez de, ji ber xişandin û deformasyona germî ya dîska hûrkirinê, garantîkirina rûtbûn û paralelîzma wafera silîkonê dijwar e. Dîska hûrkirinê ji...seramîkên karbîda silîkonêji ber hişkbûna xwe ya bilind xisareke kêm heye, û katsayiya wê ya berfirehbûna germî bi bingehîn wekî ya waflên silîkonê ye, ji ber vê yekê ew dikare bi leza bilind were hûrkirin û cilandin.
Herwiha, dema ku waferên silîkonê têne hilberandin, ew hewce ne ku di germahiya bilind de werin dermankirin û pir caran bi karanîna alavên silîkon karbîdê têne veguhastin. Ew li hember germê berxwedêr in û ne-wêranker in. Karbona mîna elmasê (DLC) û pêçanên din dikarin li ser rûyê werin sepandin da ku performansê baştir bikin, zirara waferê sivik bikin û pêşî li belavbûna qirêjbûnê bigirin.
Herwiha, wekî nûnerê materyalên nîvconductor ên nifşa sêyemîn ên bi valahiya fireh, materyalên krîstala yekane yên silicon carbide xwedî taybetmendiyên wekî firehiya valahiya fireh (nêzîkî 3 caran ji Si), rêjeya bilind a germîbûnê (nêzîkî 3.3 caran ji Si an 10 caran ji GaAs), rêjeya bilind a koçberiya têrbûna elektronan (nêzîkî 2.5 caran ji Si) û qada elektrîkê ya şikestina bilind (nêzîkî 10 caran ji Si an 5 caran ji GaAs). Amûrên SiC kêmasiyên amûrên materyalên nîvconductor ên kevneşopî di sepanên pratîkî de telafî dikin û hêdî hêdî dibin serekeya nîvconductorên hêzê.
Daxwaza seramîkên karbîda silîkonê yên bi guhêzbariya germî ya bilind bi awayekî berbiçav zêde bûye.
Bi pêşveçûna berdewam a zanist û teknolojiyê re, daxwaza sepandina seramîkên karbîda silîkonê di warê nîvconductoran de bi awayekî berbiçav zêde bûye, û germahiya bilind nîşaneyek sereke ye ji bo sepandina wê di pêkhateyên alavên çêkirina nîvconductoran de. Ji ber vê yekê, girîng e ku lêkolîna li ser seramîkên karbîda silîkonê yên germahiya bilind were xurt kirin. Kêmkirina naveroka oksîjenê ya torê, baştirkirina dendikê, û bi awayekî maqûl rêkxistina belavbûna qonaxa duyemîn di torê de rêbazên sereke ne ji bo baştirkirina germahiya seramîkên karbîda silîkonê.
Niha, li welatê min lêkolînên kêm li ser seramîkên karbîda silîkonê yên bi guhêzbariya germî ya bilind hene, û hîn jî li gorî asta cîhanê valahiyek mezin heye. Rêwerzên lêkolînê yên pêşerojê ev in:
● Lêkolîna pêvajoya amadekirina toza seramîk a silicon carbide xurt bike. Amadekirina toza silicon carbide ya paqijiya bilind û oksîjena kêm bingeha amadekirina seramîkên silicon carbide yên bi îhtîmala germî ya bilind e;
● Hilbijartina amûrên alîkar ên sinterkirinê û lêkolînên teorîk ên têkildar xurt bikin;
●Xurtkirina lêkolîn û pêşxistina alavên sinterkirinê yên asta bilind. Bi rêkxistina pêvajoya sinterkirinê ji bo bidestxistina mîkroavahiyek maqûl, şertek pêwîst e ji bo bidestxistina seramîkên karbîda silîkonê yên bi îhtîmala germî ya bilind.
Tedbîrên ji bo baştirkirina guhêrbarîya germî ya seramîkên karbîda silîkonê
Kilîda baştirkirina îhtîmala germî ya seramîkên SiC kêmkirina frekansa belavbûna fononan û zêdekirina rêya azad a navînî ya fononan e. Îhtîmala germî ya SiC dê bi kêmkirina porozîte û dendika sînorê dendikan a seramîkên SiC, baştirkirina paqijiya sînorên dendikan ên SiC, kêmkirina nepakiyên torê yên SiC an kêmasiyên torê, û zêdekirina hilgirê veguhestina herikîna germê di SiC de bi bandor were baştir kirin. Niha, çêtirkirina celeb û naveroka alîkarên sinterkirinê û dermankirina germê ya germahiya bilind tedbîrên sereke ne ji bo baştirkirina îhtîmala germî ya seramîkên SiC.
① Çêtirkirina cure û naveroka amûrên alîkar ên sinterkirinê
Dema ku seramîkên SiC yên bi guhêzbariya germî ya bilind têne amadekirin, gelek caran amûrên alîkar ên sinterkirinê têne zêdekirin. Di nav wan de, celeb û naveroka amûrên alîkar ên sinterkirinê bandorek mezin li ser guhêzbariya germî ya seramîkên SiC dikin. Mînakî, hêmanên Al an O di amûrên alîkar ên sinterkirinê yên pergala Al2O3 de bi hêsanî di nav tora SiC de dihelin, di encamê de valahî û kêmasiyên çêdibin, ku dibe sedema zêdebûna frekansa belavbûna fononan. Wekî din, heke naveroka amûrên alîkar ên sinterkirinê kêm be, materyal zehmet e ku were sinterkirin û qalindkirin, lê rêjeyek bilind a amûrên alîkar ên sinterkirinê dê bibe sedema zêdebûna qirêjî û kêmasiyan. Amûrên sinterkirinê yên qonaxa şile yên zêde dikarin mezinbûna dendikên SiC asteng bikin û rêya azad a navînî ya fononan kêm bikin. Ji ber vê yekê, ji bo amadekirina seramîkên SiC yên bi guhêzbariya germî ya bilind, pêdivî ye ku naveroka amûrên sinterkirinê bi qasî ku pêkan be kêm bibe dema ku hewcedariyên dendika sinterkirinê têne bicîhanîn, û hewl bidin ku amûrên sinterkirinê yên ku di tora SiC de dihelin zehmet hilbijêrin.
*Taybetmendiyên germî yên seramîkên SiC dema ku alîkarên sinterkirinê yên cûda têne zêdekirin
Niha, seramîkên SiC yên bi pêlkirina germ ên ku bi BeO wekî alîkarê sinterkirinê têne sinterkirin, xwedî rêjeya germî ya herî zêde ya germahiya odeyê ne (270W·m-1·K-1). Lêbelê, BeO materyalek pir jehrîn û kanserojen e, û ji bo sepandina berfireh di laboratuwaran an zeviyên pîşesaziyê de ne guncaw e. Xala ewtektîk a herî nizm a pergala Y2O3-Al2O3 1760℃ ye, ku alîkarê sinterkirina qonaxa şile ya hevpar e ji bo seramîkên SiC. Lêbelê, ji ber ku Al3+ bi hêsanî di nav tora SiC de dihele, dema ku ev pergal wekî alîkarê sinterkirinê tê bikar anîn, rêjeya germî ya germahiya odeyê ya seramîkên SiC ji 200W·m-1·K-1 kêmtir e.
Elementên erdê yên kêm ên wekî Y, Sm, Sc, Gd û La di tora SiC de bi hêsanî çareser nabin û xwedî girêdana oksîjenê ya bilind in, ku dikare bi bandor naveroka oksîjenê ya tora SiC kêm bike. Ji ber vê yekê, pergala Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) alîkariyek sinterkirinê ya hevpar e ji bo amadekirina seramîkên SiC yên bi guhêzbariya germî ya bilind (>200W·m-1·K-1). Dema ku alîkariyek sinterkirinê ya pergala Y2O3-Sc2O3 wekî mînak were girtin, nirxa devîasyona îyonê ya Y3+ û Si4+ mezin e, û her du jî di çareseriya hişk de nabin. Çareseriya Sc di SiC ya paqij de di 1800~2600℃ de piçûk e, bi qasî (2~3)×1017atom·cm-3.
② Dermankirina germê ya germahiya bilind
Dermankirina germê ya germahiya bilind a seramîkên SiC ji bo rakirina kêmasiyên torê, jihevketin û stresên mayî, pêşvebirina veguherîna avahîsaziyê ya hin materyalên amorf bo krîstalan, û qelskirina bandora belavbûna fononê alîkar e. Wekî din, dermankirina germê ya germahiya bilind dikare bi bandor mezinbûna dendikên SiC pêşve bibe, û di dawiyê de taybetmendiyên germî yên materyalê baştir bike. Mînakî, piştî dermankirina germê ya germahiya bilind li 1950°C, katsayiya belavbûna germî ya seramîkên SiC ji 83.03mm2·s-1 zêde bû 89.50mm2·s-1, û konduktîvîteya germî ya germahiya odeyê ji 180.94W·m-1·K-1 zêde bû 192.17W·m-1·K-1. Dermankirina germê ya germahiya bilind bi bandor şiyana deoksîdasyonê ya alîkariya sinterkirinê li ser rûyê SiC û torê baştir dike, û girêdana di navbera dendikên SiC de tengtir dike. Piştî dermankirina germê ya germahiya bilind, konduktîvîteya germî ya germahiya odeyê ya seramîkên SiC bi girîngî baştir bûye.
Dema weşandinê: 24ê Cotmeha 2024an