Nunc,carburum silicii (SiC)Materia ceramica est quae calorem conducit, et domi et in terris active investigatur. Conductivitas thermalis theoretica SiC valde alta est, et nonnullae formae crystallinae 270W/mK attingere possunt, quod iam inter materias non conductivas principatum tenet. Exempli gratia, usus conductivitatis thermalis SiC videri potest in materiis substratis instrumentorum semiconductorum, materiis ceramicis altae conductivitatis thermalis, calefactoribus et laminis calefactoriis ad processum semiconductorum, materiis capsularibus ad combustibile nucleare, et anulis obturantibus gasis ad antlias compressorias.
Applicatiocarburum siliciiin agro semiconductorum
Disci triturantes et instrumenta ad productionem laminarum silicii in industria semiconductorum pertinent. Si discus triturans ex ferro fuso vel chalybe carbonico factus est, vita eius utilis brevis est et coefficiens expansionis thermalis magnus. Dum laminas silicii tractant, praesertim dum celeriter triturantur vel poliuntur, propter detritionem et deformationem thermalem disci triturantis, planities et parallelismus laminae silicii difficile est praestare. Discus triturans ex...ceramica carburi siliciiPropter duritiem magnam, detritionem minimam habet, et coefficiens expansionis thermalis eius fere idem est ac coefficientis laminarum siliconis, ita ut magna celeritate teratur et poliatur.
Praeterea, cum crustae silicii producuntur, curationem caloris altae temperaturae subire debent et saepe per instrumenta silicii carburi transportantur. Sunt calori resistentes et non destructivae. Carbonium adamantum (DLC) et alia tegumenta in superficiem adhiberi possunt ad efficientiam augendam, damnum crustae minuendum, et contaminationem ne diffundiatur prohibendum.
Praeterea, materiae monocrystallinae carburi silicii, ut repraesentativae materiarum semiconductorum latae lacunae energiae tertiae generationis, proprietates habent ut latitudinem lacunae energiae magnam (fere triplo maiorem quam Si), conductivitatem thermalem magnam (fere triplo maiorem quam Si vel decies maiorem quam GaAs), celeritatem migrationis saturationis electronicae magnam (fere bis et dimidio maiorem quam Si), et campum electricum disruptionis magnum (fere decies maiorem quam Si vel quinquies maiorem quam GaAs). Instrumenta SiC vitia instrumentorum materiarum semiconductorum traditionalium in applicationibus practicis compensant et paulatim fiunt principale instrumentum semiconductorum potentiae.
Postulatio ceramicarum carburi silicii altae conductivitatis thermalis vehementer aucta est.
Continuo scientiae technologiaeque progressu, usus ceramicae carburi silicii in agro semiconductorum vehementer auctus est, et alta conductivitas thermalis est index clavis ad usum eius in componentibus apparatuum fabricationis semiconductorum. Quapropter, interest investigationem in ceramica carburi silicii altae conductivitatis thermalis confirmare. Reductio quantitatis oxygenii in cancello, auctio densitatis, et rationabiliter regulatio distributionis secundae phasis in cancello sunt rationes principales ad conductivitatem thermalem ceramicae carburi silicii emendandam.
In praesenti, pauca studia de ceramicis silicii carburi altae conductivitatis thermalis in patria mea exstant, et adhuc magnum discrimen exstat comparatum cum gradu mundiali. Directiones investigationis futurae haec includunt:
● Investigationem processus praeparationis pulveris ceramici carburi silicii robora. Praeparatio pulveris carburi silicii altae puritatis et oxygenii humilis est fundamentum praeparationis ceramicae carburi silicii altae conductivitatis thermalis;
● Selectionem auxiliorum sinterizationis et investigationem theoreticam conexam corroborare;
● Investigationem et progressionem instrumentorum sinterizationis summae qualitatis corroborare. Processu sinterizationis ordinato ad microstructuram rationabilem obtinendam, condicio necessaria est ad ceramicas carburi silicii cum alta conductivitate thermali obtinendas.
Mensurae ad conductivitatem thermalem ceramicarum carburi silicii emendandam
Clavis ad augendam conductivitatem thermalem ceramicarum SiC est frequentiam dispersionis phononum reducere et viam liberam mediam phononum augere. Conductivitas thermalis SiC efficaciter augebitur per reductionem porositatis et densitatis limitis granorum ceramicarum SiC, amplificationem puritatis limitium granorum SiC, reductionem impuritatum vel defectuum reticuli SiC, et augmentum vectoris transmissionis fluxus caloris in SiC. In praesenti, optimizatio generis et contenti adiuvantium sinterizationis et tractatio caloris altae temperaturae sunt mensurae principales ad augendam conductivitatem thermalem ceramicarum SiC.
① Genus et contentum adiumentorum sinterizationis optimizando
Varia adiuvantia sinterizationis saepe adduntur cum ceramica SiC altae conductivitatis thermalis praeparantur. Inter quae, genus et contentum adiuvantium sinterizationis magnam vim in conductivitatem thermalem ceramicae SiC habent. Exempli gratia, elementa Al vel O in systemate adiuvantium sinterizationis Al2O3 facile in reticulum SiC dissolvuntur, quod vacuitates et defectus efficit, quod ad augmentum frequentiae dispersionis phononum ducit. Praeterea, si contentum adiuvantium sinterizationis parvum est, materia difficile sinterizatur et densificatur, dum contentum magnum adiuvantium sinterizationis ad augmentum impuritatum et defectuum ducet. Nimia adiuvantia sinterizationis phasis liquidae etiam incrementum granorum SiC inhibere et iter liberum medium phononum reducere potest. Ergo, ad ceramica SiC altae conductivitatis thermalis praeparanda, necesse est contentum adiuvantium sinterizationis quam maxime reducere, dum requisitis densitatis sinterizationis satisfaciunt, et conari eligere adiuvantia sinterizationis quae difficile in reticulo SiC dissolvuntur.
*Proprietates thermicae ceramicarum SiC cum varia adiuvantia sinterizationis adduntur
Hodie, ceramicae SiC calide pressae, cum BeO ut adiuvante sinterizationis sinterizatae, maximam conductivitatem thermalem temperaturae ambientis habent (270W·m-1·K-1). Attamen, BeO materia valde toxica et carcinogenica est, nec apta ad usum late in laboratoriis vel campis industrialibus. Infimum punctum eutecticum systematis Y2O3-Al2O3 est 1760℃, quod est adiuvans sinterizationis phasis liquidae commune pro ceramicis SiC. Attamen, cum Al3+ facile in cancellos SiC dissolvatur, cum hoc systema ut adiuvans sinterizationis adhibetur, conductivitas thermalis ceramicarum SiC temperaturae ambientis minor est quam 200W·m-1·K-1.
Elementa terrae rarae, ut Y, Sm, Sc, Gd et La, in reticulo SiC non facile solubilia sunt et magnam affinitatem oxygenii habent, quae efficaciter oxygenii contentum reticuli SiC reducere potest. Ergo, systema Y₂O₃-RE₂O₃ (RE=Sm, Sc, Gd, La) est adiumentum sinterizationis commune ad ceramicas SiC altae conductivitatis thermalis (>200W·m⁻¹·K⁻¹) praeparandas. Exemplo adiumenti sinterizationis systematis Y₂O₃-Sc₂O₃ sumpto, valor deviationis ionum Y₃+ et Si₃+ magnus est, et ambo solutionem solidam non subeunt. Solubilitas Sc in SiC puro ad 1800~2600℃ parva est, circiter (2~3)×10¹⁷ atomorum·cm⁻³.
② Tractatio caloris altae temperaturae
Tractatio caloris ceramicarum SiC sub alta temperatura conducit ad eliminanda vitia clathri, dislocationes et tensiones residuas, promovens transformationem structuralem quarundam materiarum amorpharum in crystallos, et debilitans effectum dispersionis phononum. Praeterea, tractatio caloris sub alta temperatura efficaciter promovere potest incrementum granorum SiC, et tandem proprietates thermicas materiae emendare. Exempli gratia, post tractationem caloris sub alta temperatura ad 1950°C, coefficiens diffusionis thermalis ceramicarum SiC ab 83.03mm²·s⁻¹ ad 89.50mm²·s⁻¹ crevit, et conductivitas thermalis temperaturae cubiculi ab 180.94W·m⁻¹·K⁻¹ ad 192.17W·m⁻¹·K⁻¹ crevit. Tractatio caloris sub alta temperatura efficaciter emendat facultatem deoxidationis adiuvantis sinterizationis in superficie SiC et clathro, et nexum inter grana SiC artiorem reddit. Post tractationem caloris sub alta temperatura, conductivitas thermalis ceramicarum SiC sub temperatura cubiculi significanter emendata est.
Tempus publicationis: Oct-XXIV-MMXXIV