Moderne C, N, B en andere niet-oxide hightech vuurvaste grondstoffen, atmosferisch gesinterd siliciumcarbide is uitgebreid en economisch en kan worden omschreven als schuur- of vuurvast zand. Zuiver siliciumcarbide is een kleurloos, transparant kristal. Wat is de materiaalstructuur en de eigenschappen van siliciumcarbide?
Gesinterd siliciumcarbide onder atmosferische druk
Materiaalstructuur van gesinterd siliciumcarbide bij atmosferische druk:
Het atmosferisch gesinterde siliciumcarbide dat in de industrie wordt gebruikt, is lichtgeel, groen, blauw en zwart, afhankelijk van het type en de hoeveelheid onzuiverheden. De zuiverheid en transparantie variëren. De kristalstructuur van siliciumcarbide is verdeeld in zes- of ruitvormig plutonium en kubisch plutonium-SIC. Plutonium-SIC vormt een verscheidenheid aan vervormingen vanwege de verschillende stapelvolgorde van koolstof- en siliciumatomen in de kristalstructuur. Er zijn meer dan 70 soorten vervormingen aangetroffen. Bèta-SIC wordt omgezet in alfa-SIC boven 2100. Het industriële siliciumcarbideproces wordt verfijnd met hoogwaardig kwartszand en petroleumcokes in een weerstandsoven. Geraffineerde siliciumcarbideblokken worden vermalen, zuur-base gereinigd, magnetisch gescheiden, gezeefd of met water geselecteerd om producten met verschillende deeltjesgroottes te produceren.
Materiaaleigenschappen van gesinterd siliciumcarbide bij atmosferische druk:
Siliciumcarbide heeft een goede chemische stabiliteit, thermische geleidbaarheid, thermische uitzettingscoëfficiënt en slijtvastheid. Naast schurend gebruik kent het ook vele andere toepassingen. Zo wordt siliciumcarbidepoeder bijvoorbeeld met een speciaal proces gecoat op de binnenwand van de turbinewaaier of het cilinderblok. Dit verbetert de slijtvastheid en verlengt de levensduur met een tot twee keer. Het is gemaakt van hittebestendig, compact, lichtgewicht en zeer sterk hoogwaardig vuurvast materiaal en heeft een zeer goede energie-efficiëntie. Siliciumcarbide van lage kwaliteit (inclusief ongeveer 85% SiC) is een uitstekende deoxidator voor het verhogen van de staalproductiesnelheid en het eenvoudig beheersen van de chemische samenstelling om de staalkwaliteit te verbeteren. Daarnaast wordt gesinterd siliciumcarbide bij atmosferische druk ook veel gebruikt bij de productie van elektrische onderdelen van siliciumkoolstofstaven.
Siliciumcarbide is zeer hard. De morsehardheid is 9,5, na 's werelds hardste diamant (10), en is een halfgeleider met een uitstekende thermische geleidbaarheid die oxidatie bij hoge temperaturen kan weerstaan. Siliciumcarbide kent minstens 70 kristallijne typen. Plutonium-siliciumcarbide is een veelvoorkomend isomeer dat ontstaat bij temperaturen boven 2000 °C en een hexagonale kristalstructuur heeft (vergelijkbaar met wurtziet). Gesinterd siliciumcarbide onder atmosferische druk.
Toepassing van siliciumcarbide in de halfgeleiderindustrie
De keten van de siliciumcarbidehalfgeleiderindustrie bestaat hoofdzakelijk uit siliciumcarbidepoeder met een hoge zuiverheidsgraad, monokristallijne substraten, epitaxiale platen, vermogenscomponenten, moduleverpakkingen en terminaltoepassingen.
1. Monokristalsubstraat Monokristalsubstraat is een halfgeleiderdragermateriaal, geleidend materiaal en epitaxiaal groeisubstraat. Momenteel omvatten de groeimethoden van SiC monokristal de fysische dampoverdrachtsmethode (PVT-methode), de vloeistoffasemethode (LPE-methode) en de hogetemperatuur-chemische dampdepositiemethode (HTCVD-methode). Gesinterd siliciumcarbide onder atmosferische druk
2. Epitaxiale plaat: Epitaxiale plaat van siliciumcarbide, een enkele kristalfilm (epitaxiale laag) met dezelfde richting als het substraatkristal, die bepaalde eisen stelt aan het siliciumcarbidesubstraat. In praktische toepassingen worden halfgeleiders met een brede bandgap vrijwel allemaal vervaardigd in de epitaxiale laag, en wordt de siliciumchip zelf alleen als substraat gebruikt, inclusief het substraat van de GaN epitaxiale laag.
3. Siliciumcarbidepoeder met hoge zuiverheid Siliciumcarbidepoeder met hoge zuiverheid is de grondstof voor de groei van siliciumcarbide-monokristallen via de PVT-methode. De zuiverheid van het product heeft rechtstreeks invloed op de groeikwaliteit en de elektrische eigenschappen van siliciumcarbide-monokristallen.
4. De voeding is een breedbandvoeding gemaakt van siliciumcarbide, dat de eigenschappen van hoge temperatuur, hoge frequentie en hoge efficiëntie heeft. Afhankelijk van de werking van de voeding bestaat de SiC-voeding hoofdzakelijk uit een vermogensdiode en een vermogensschakelbuis.
5. Aansluiting In halfgeleidertoepassingen van de derde generatie hebben siliciumcarbidehalfgeleiders het voordeel dat ze complementair zijn aan galliumnitridehalfgeleiders. Vanwege de hoge conversie-efficiëntie, lage verwarmingseigenschappen, het lichte gewicht en andere voordelen van SiC-componenten blijft de vraag vanuit de downstreamindustrie toenemen en is er een trend om SiO2-componenten te vervangen.
Plaatsingstijd: 16 juni 2023