Mūsdienu C, N, B un citu neoksīdu augsto tehnoloģiju ugunsizturīgo izejvielu ražošanā atmosfēras spiedienā saķepināts silīcija karbīds ir plašs, ekonomisks un to var saukt par smilšpapīru vai ugunsizturīgām smiltīm. Tīrs silīcija karbīds ir bezkrāsains, caurspīdīgs kristāls. Kāda ir silīcija karbīda materiāla struktūra un īpašības?
Sintētiskā silīcija karbīda atmosfēras spiedienā
Atmosfēras spiedienā saķepināta silīcija karbīda materiāla struktūra:
Rūpniecībā izmantotais atmosfēras spiedienā saķepinātais silīcija karbīds atkarībā no piemaisījumu veida un satura ir gaiši dzeltens, zaļš, zils un melns, un tīrība un caurspīdīgums ir atšķirīgi. Silīcija karbīda kristāla struktūra ir sadalīta sešu vārdu jeb rombveida plutonijā un kubiskajā plutonijā-sic. Plutonijs-sic veido dažādas deformācijas, pateicoties atšķirīgajai oglekļa un silīcija atomu sakraušanas secībai kristāla struktūrā, un ir atrasti vairāk nekā 70 deformāciju veidi. Beta-SIC pārvēršas par alfa-SIC virs 2100. Silīcija karbīda rūpnieciskajā procesā to rafinē ar augstas kvalitātes kvarca smiltīm un naftas koksu pretestības krāsnī. Rafinētie silīcija karbīda bloki tiek sasmalcināti, attīrīti ar skābi-bāzi, magnētiski atdalīti, sijāti vai atlasīti ar ūdeni, lai iegūtu dažāda izmēra daļiņu produktus.
Atmosfēras spiedienā saķepināta silīcija karbīda materiāla īpašības:
Silīcija karbīdam ir laba ķīmiskā stabilitāte, siltumvadītspēja, termiskās izplešanās koeficients un nodilumizturība, tāpēc papildus abrazīvai izmantošanai ir daudz pielietojumu: piemēram, silīcija karbīda pulveris tiek pārklāts ar turbīnas lāpstiņriteņa vai cilindra bloka iekšējo sienu, izmantojot īpašu procesu, kas var uzlabot nodilumizturību un 1 līdz 2 reizes pagarināt kalpošanas laiku. Izgatavots no karstumizturīgiem, maza izmēra, viegla svara, augstas stiprības augstas kvalitātes ugunsizturīgiem materiāliem, energoefektivitāte ir ļoti laba. Zemas kvalitātes silīcija karbīds (ieskaitot aptuveni 85% SiC) ir lielisks deoksidants tērauda ražošanas ātruma palielināšanai un ķīmiskā sastāva vienkāršai kontrolei, lai uzlabotu tērauda kvalitāti. Turklāt atmosfēras spiedienā saķepināts silīcija karbīds tiek plaši izmantots arī silīcija oglekļa stieņu elektrisko detaļu ražošanā.
Silīcija karbīds ir ļoti ciets. Morzes cietība ir 9,5, otrā pēc cietības pasaulē aiz cietā dimanta (10), tas ir pusvadītājs ar lielisku siltumvadītspēju, var pretoties oksidācijai augstās temperatūrās. Silīcija karbīdam ir vismaz 70 kristālu veidi. Plutonija-silīcija karbīds ir izplatīts izomērs, kas veidojas temperatūrā virs 2000 un kam ir sešstūraina kristāliska struktūra (līdzīga vurcītam). Silīcija karbīds tiek saķepināts atmosfēras spiedienā.
Silīcija karbīda pielietojums pusvadītāju rūpniecībā
Silīcija karbīda pusvadītāju rūpniecības ķēdē galvenokārt ietilpst augstas tīrības pakāpes silīcija karbīda pulveris, monokristāla substrāts, epitaksiālā loksne, jaudas komponenti, moduļu iepakojums un termināla lietojumprogrammas.
1. Monokristāla substrāts Monokristāla substrāts ir pusvadītāju nesošais materiāls, vadošs materiāls un epitaksiāls augšanas substrāts. Pašlaik SiC monokristālu audzēšanas metodes ietver fizikālās tvaiku pārneses metodi (PVT metodi), šķidrfāzes metodi (LPE metodi) un augstas temperatūras ķīmiskās tvaiku pārneses metodi (HTCVD metodi). Silīcija karbīds tiek saķepināts atmosfēras spiedienā.
2. Epitaksiālā loksne Silīcija karbīda epitaksiālā loksne, silīcija karbīda loksne, monokristāla plēve (epitaksiālais slānis) ar tādu pašu virzienu kā substrāta kristālam, kam ir noteiktas prasības silīcija karbīda substrātam. Praktiskos pielietojumos platjoslas atstarpes pusvadītāju ierīces gandrīz visas tiek ražotas epitaksiālajā slānī, un pati silīcija mikroshēma tiek izmantota tikai kā substrāts, ieskaitot GaN epitaksiālā slāņa substrātu.
3. Augstas tīrības pakāpes silīcija karbīda pulveris Augstas tīrības pakāpes silīcija karbīda pulveris ir izejviela silīcija karbīda monokristāla audzēšanai ar PVT metodi, un produkta tīrība tieši ietekmē silīcija karbīda monokristāla augšanas kvalitāti un elektriskās īpašības.
4. Barošanas ierīce ir platjoslas barošanas ierīce, kas izgatavota no silīcija karbīda materiāla, kam piemīt augstas temperatūras, augstas frekvences un augstas efektivitātes īpašības. Atkarībā no ierīces darbības formas SiC barošanas ierīce galvenokārt ietver barošanas diodi un barošanas slēdža lampu.
5. Termināls Trešās paaudzes pusvadītāju lietojumos silīcija karbīda pusvadītājiem ir priekšrocība, ka tie ir papildinoši ar gallija nitrīda pusvadītājiem. Pateicoties SiC ierīču augstajai konversijas efektivitātei, zemajām sildīšanas īpašībām, vieglajam svaram un citām priekšrocībām, pieprasījums pēc tām pakārtotajā nozarē turpina pieaugt, un pastāv tendence aizstāt SiO2 ierīces.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 16. jūnijs