Amin'izao fotoana izao,karbida silikônina (SiC)dia fitaovana seramika mitondra hafanana izay ianarana mavitrika ao an-toerana sy any ivelany. Avo dia avo ny conductivity mafana ara-teorika an'ny SiC, ary ny endrika kristaly sasany dia mety hahatratra 270W/mK, izay efa mpitarika amin'ireo fitaovana tsy mitondra herinaratra. Ohatra, ny fampiharana ny conductivity mafana SiC dia hita amin'ny fitaovana substrate amin'ny fitaovana semiconductor, fitaovana seramika mitondra herinaratra mafana avo lenta, fanafanana sy takelaka fanafanana ho an'ny fanodinana semiconductor, fitaovana kapsula ho an'ny solika nokleary, ary peratra famehezana entona ho an'ny paompy compressor.
Fampiharana nykarbida silikôninaeo amin'ny sehatry ny semiconductor
Fitaovana manan-danja amin'ny famokarana "wafer" silikônina ao amin'ny indostrian'ny "semiconductor" ny kapila sy ny kojakoja fikosohana. Raha vita amin'ny vy na vy karbônina ny kapila fikosohana, dia fohy ny androm-piainany ary lehibe ny "coefficient de expansion"-ny. Mandritra ny fanodinana ny "wafer" silikônina, indrindra mandritra ny fikosohana na fanadiovana haingam-pandeha, noho ny fikikisana sy ny fiovan'ny mari-pana amin'ny kapila fikosohana, dia sarotra ny manome antoka ny fisaka sy ny fitoviana amin'ny "wafer" silikônina. Ny kapila fikosohana dia vita amin'nyseramika silikônina karbidatsy dia mora simba loatra noho ny hamafiny avo, ary mitovy amin'ny an'ny wafer silikônina ny coefficient-ny fivelarana mafana, ka azo totoina sy polesina amin'ny hafainganam-pandeha avo lenta.
Ankoatra izany, rehefa amboarina ny "silicon wafers", dia mila tsaboina amin'ny hafanana avo lenta izy ireo ary matetika ampiasaina amin'ny fitaterana amin'ny alalan'ny fitaovana "silicon carbide". Mahatanty hafanana izy ireo ary tsy manimba. Azo ampiasaina amin'ny velarana ny "carbone" mitovy amin'ny diamondra (DLC) sy ny sosona hafa mba hanatsarana ny fahombiazana, hanamaivanana ny fahasimban'ny "wafers", ary hisorohana ny fiparitahan'ny loto.
Ankoatra izany, amin'ny maha-solontenan'ny fitaovana semiconductor misy elanelana mivelatra taranaka fahatelo azy, ny fitaovana kristaly tokana karbida silikônina dia manana toetra toy ny sakany elanelana mivelatra (eo amin'ny 3 heny noho ny an'ny Si), ny conductivity mafana avo lenta (eo amin'ny 3.3 heny noho ny an'ny Si na 10 heny noho ny an'ny GaAs), ny tahan'ny fifindran'ny elektrôna avo lenta (eo amin'ny 2.5 heny noho ny an'ny Si) ary ny saha elektrika breakdown avo lenta (eo amin'ny 10 heny noho ny an'ny Si na 5 heny noho ny an'ny GaAs). Ny fitaovana SiC dia manonitra ny lesoka amin'ny fitaovana fitaovana semiconductor nentim-paharazana amin'ny fampiharana azo ampiharina ary miha-malaza tsikelikely amin'ny semiconductor herinaratra.
Nitombo be ny fangatahana seramika silikônina karbida misy conductivity mafana avo lenta
Miaraka amin'ny fivoaran'ny siansa sy ny teknolojia tsy tapaka, nitombo be ny fangatahana ny fampiharana ny seramika karbida silikônina eo amin'ny sehatry ny semiconductor, ary ny conductivity mafana avo lenta dia famantarana fototra amin'ny fampiharana azy amin'ny singa fitaovana fanamboarana semiconductor. Noho izany, zava-dehibe ny fanamafisana ny fikarohana momba ny seramika karbida silikônina conductivity mafana avo lenta. Ny fampihenana ny votoatin'ny oksizenina ao amin'ny lattice, ny fanatsarana ny hakitroky, ary ny fanaraha-maso ara-drariny ny fizarana ny dingana faharoa ao amin'ny lattice no fomba lehibe hanatsarana ny conductivity mafana amin'ny seramika karbida silikônina.
Amin'izao fotoana izao, vitsy ny fanadihadiana momba ny seramika silikônina karbida mitondra hafanana avo lenta eto amin'ny fireneko, ary mbola misy elanelana lehibe raha oharina amin'ny sehatra manerantany. Ireto avy ny tari-dalana amin'ny fikarohana amin'ny ho avy:
●Hamafiso ny fikarohana momba ny fanomanana vovoka seramika karbida silikônina. Ny fanomanana vovoka karbida silikônina madio sy ambany oksizenina no fototry ny fanomanana seramika karbida silikônina mitondra hafanana avo lenta;
● Hamafisina ny fifantenana ireo fitaovana fanampiana amin'ny sintering sy ny fikarohana ara-teorika mifandraika amin'izany;
●Hamafiso ny fikarohana sy ny fampandrosoana fitaovana sintering avo lenta. Amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso ny fizotran'ny sintering mba hahazoana rafitra bitika antonony, dia fepetra ilaina ny fahazoana seramika karbida silikônina mitondra hafanana avo lenta.
Fepetra hanatsarana ny conductivity mafana amin'ny seramika silikônina karbida
Ny fanalahidin'ny fanatsarana ny conductivity mafana amin'ny seramika SiC dia ny fampihenana ny fatran'ny fiparitahan'ny phonon sy ny fampitomboana ny lalan-kizorana malalaka antonony phonon. Ny conductivity mafana amin'ny SiC dia hohatsaraina amin'ny alàlan'ny fampihenana ny porosity sy ny hakitroky ny sisin-tany amin'ny seramika SiC, ny fanatsarana ny fahadiovan'ny sisin-tany amin'ny SiC, ny fampihenana ny loto na ny lesoka amin'ny harato SiC, ary ny fampitomboana ny mpitondra ny fifindran'ny hafanana ao amin'ny SiC. Amin'izao fotoana izao, ny fanatsarana ny karazana sy ny votoatin'ny fanampiana sintering sy ny fitsaboana hafanana amin'ny mari-pana avo lenta no fepetra lehibe hanatsarana ny conductivity mafana amin'ny seramika SiC.
① Fanatsarana ny karazana sy ny votoatin'ny fitaovana fanampiana amin'ny sintering
Matetika no ampiana fitaovana fanampiana amin'ny sintering isan-karazany rehefa manomana seramika SiC avo lenta. Anisan'izany ny karazana sy ny votoatin'ny fitaovana fanampiana amin'ny sintering dia misy fiantraikany lehibe amin'ny conductivity mafana amin'ny seramika SiC. Ohatra, ny singa Al na O ao amin'ny fitaovana fanampiana amin'ny sintering rafitra Al2O3 dia mora levona ao amin'ny tambajotra SiC, ka miteraka banga sy lesoka, izay mitarika amin'ny fitomboan'ny fatran'ny fiparitahan'ny phonon. Ankoatra izany, raha ambany ny votoatin'ny fitaovana fanampiana amin'ny sintering, dia sarotra ny sinter sy ny hamafin'ny fitaovana, raha toa kosa ny votoatin'ny fitaovana fanampiana amin'ny sintering avo dia hitarika amin'ny fitomboan'ny loto sy lesoka. Ny fitaovana fanampiana amin'ny sintering amin'ny dingana ranoka be loatra dia mety hanakana ny fitomboan'ny voam-bary SiC ary hampihena ny salan'isa malalaka amin'ny phonon. Noho izany, mba hanomanana seramika SiC avo lenta, dia ilaina ny mampihena araka izay azo atao ny votoatin'ny fitaovana fanampiana amin'ny sintering sady mahafeno ny fepetra takian'ny hakitroky ny sintering, ary miezaka misafidy fitaovana fanampiana amin'ny sintering izay sarotra levona ao amin'ny tambajotra SiC.
*Toetra mafana amin'ny seramika SiC rehefa ampiana fitaovana fanampiana sintering samihafa
Amin'izao fotoana izao, ny seramika SiC voaporitra mafana miaraka amin'ny BeO ho fanampiana amin'ny sintering dia manana ny conductivity mafana ambony indrindra amin'ny mari-pana ao an-trano (270W·m-1·K-1). Na izany aza, ny BeO dia fitaovana misy poizina be ary miteraka kansera, ary tsy mety amin'ny fampiharana miely patrana any amin'ny laboratoara na sehatra indostrialy. Ny teboka eutectic ambany indrindra amin'ny rafitra Y2O3-Al2O3 dia 1760℃, izay fanampiana sintering dingana ranoka mahazatra ho an'ny seramika SiC. Na izany aza, satria mora levona ao amin'ny tambajotra SiC ny Al3+, rehefa ampiasaina ho fanampiana amin'ny sintering ity rafitra ity, ny conductivity mafana amin'ny mari-pana ao an-trano amin'ny seramika SiC dia latsaky ny 200W·m-1·K-1.
Ireo singa tsy fahita firy toy ny Y, Sm, Sc, Gd ary La dia tsy mora levona ao anaty tambajotra SiC ary manana fifandraisana oksizenina avo lenta, izay afaka mampihena tsara ny votoatin'ny oksizenina ao anaty tambajotra SiC. Noho izany, ny rafitra Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) dia fitaovana fanampiana sintering mahazatra amin'ny fanomanana seramika SiC mitondra herinaratra avo lenta (>200W·m-1·K-1). Raha raisina ho ohatra ny fitaovana fanampiana sintering amin'ny rafitra Y2O3-Sc2O3, dia lehibe ny sandan'ny fivilian'ny ion an'ny Y3+ sy Si4+, ary tsy mandalo vahaolana mivaingana izy roa. Kely ny fahafahan'ny Sc levona ao anaty SiC madio amin'ny 1800~2600℃, eo amin'ny (2~3)×1017atôma·cm-3 eo ho eo.
② Fitsaboana amin'ny hafanana avo lenta
Ny fitsaboana amin'ny hafanana avo lenta amin'ny seramika SiC dia manampy amin'ny fanesorana ny lesoka amin'ny harato, ny fihetsehana ary ny fihenjanana sisa tavela, mampiroborobo ny fiovan'ny rafitry ny fitaovana amorphous sasany ho kristaly, ary mampihena ny fiantraikan'ny fiparitahan'ny phonon. Ankoatra izany, ny fitsaboana amin'ny hafanana avo lenta dia afaka mampiroborobo tsara ny fitomboan'ny voam-bary SiC, ary amin'ny farany dia manatsara ny toetran'ny hafanana amin'ny fitaovana. Ohatra, taorian'ny fitsaboana amin'ny hafanana avo lenta tamin'ny 1950°C, ny coefficient diffusion mafana amin'ny seramika SiC dia nitombo avy amin'ny 83.03mm2·s-1 ka hatramin'ny 89.50mm2·s-1, ary ny conductivity mafana amin'ny mari-pana ao an-trano dia nitombo avy amin'ny 180.94W·m-1·K-1 ka hatramin'ny 192.17W·m-1·K-1. Ny fitsaboana amin'ny hafanana avo lenta dia manatsara tsara ny fahafahan'ny fanampiana deoxidation amin'ny sintering amin'ny velaran'ny SiC sy ny harato, ary mahatonga ny fifandraisana misy eo amin'ny voam-bary SiC ho henjana kokoa. Taorian'ny fitsaboana amin'ny hafanana avo lenta, dia nihatsara be ny conductivity mafana amin'ny seramika SiC amin'ny mari-pana ao an-trano.
Fotoana fandefasana: 24 Oktobra 2024