Монокристалл SiC — это полупроводниковый материал группы IV-IV, состоящий из двух элементов, Si и C, в стехиометрическом соотношении 1:1. По твёрдости он уступает только алмазу.
Метод восстановления оксида кремния углеродом для получения SiC в основном основан на следующей формуле химической реакции:
Реакционный процесс восстановления оксида кремния углеродом является относительно сложным, при этом температура реакции напрямую влияет на конечный продукт.
В процессе приготовления карбида кремния сырье сначала помещается в печь сопротивления. Печь сопротивления состоит из торцевых стенок с обоих концов, с графитовым электродом в центре, а ядро печи соединяет два электрода. На периферии ядра печи сначала размещается сырье, участвующее в реакции, а затем на периферии размещаются материалы, используемые для сохранения тепла. Когда начинается плавка, печь сопротивления включается, и температура повышается до 2600–2700 градусов Цельсия. Электрическая тепловая энергия передается шихте через поверхность ядра печи, заставляя ее постепенно нагреваться. Когда температура шихты превышает 1450 градусов Цельсия, происходит химическая реакция с образованием карбида кремния и угарного газа. По мере продолжения процесса плавки высокотемпературная область в шихте будет постепенно расширяться, и количество образующегося карбида кремния также будет увеличиваться. Карбид кремния непрерывно образуется в печи, и за счет испарения и движения кристаллы постепенно растут и в конечном итоге собираются в цилиндрические кристаллы.
Часть внутренней стенки кристалла начинает разлагаться из-за высокой температуры, превышающей 2600 градусов по Цельсию. Элемент кремния, полученный в результате разложения, будет рекомбинировать с элементом углерода в шихте, образуя новый карбид кремния.
Когда химическая реакция карбида кремния (SiC) завершена и печь остыла, можно начинать следующий этап. Сначала демонтируются стенки печи, а затем в печи отбираются и сортируются слой за слоем сырьевые материалы. Выбранные сырьевые материалы измельчаются для получения желаемого гранулированного материала. Затем примеси в сырье удаляются путем промывки водой или очистки кислотными и щелочными растворами, а также магнитной сепарации и другими методами. Очищенное сырье необходимо высушить, а затем снова просеять, и, наконец, можно получить чистый порошок карбида кремния. При необходимости эти порошки можно дополнительно обработать в соответствии с фактическим использованием, например, путем формования или тонкого измельчения, чтобы получить более мелкий порошок карбида кремния.
Конкретные шаги следующие:
(1) Сырье
Микропорошок зеленого карбида кремния получают путем дробления более грубого зеленого карбида кремния. Химический состав карбида кремния должен быть более 99%, а содержание свободного углерода и оксида железа должно быть менее 0,2%.
(2)Сломанный
Для измельчения песка карбида кремния в мелкий порошок в Китае в настоящее время используются два метода: один из них — прерывистое мокрое дробление в шаровой мельнице, а другой — дробление с использованием порошковой мельницы с воздушным потоком.
(3)Магнитная сепарация
Независимо от того, какой метод используется для измельчения порошка карбида кремния в мелкий порошок, обычно используют мокрую магнитную сепарацию и механическую магнитную сепарацию. Это объясняется тем, что при мокрой магнитной сепарации отсутствует пыль, магнитные материалы полностью разделяются, продукт после магнитной сепарации содержит меньше железа, а также меньше уносимого магнитными материалами порошка карбида кремния.
(4)Отделение воды
Основной принцип метода разделения воды заключается в использовании различной скорости осаждения частиц карбида кремния разного диаметра в воде для проведения сортировки частиц по размеру.
(5) Ультразвуковой скрининг
С развитием ультразвуковой технологии она также широко применяется в ультразвуковом просеивании микропорошков, что позволяет в основном решать такие проблемы просеивания, как сильная адсорбция, легкая агломерация, высокое статическое электричество, высокая тонкость, высокая плотность и малый удельный вес.
(6)Контроль качества
Проверка качества микропорошка включает химический состав, гранулометрический состав и другие пункты. Методы проверки и стандарты качества см. в «Технических условиях карбида кремния».
(7) Производство шлифовальной пыли
После группировки и просеивания микропорошка головка материала может быть использована для приготовления шлифовального порошка. Производство шлифовального порошка может сократить отходы и расширить цепочку продукта.
Время публикации: 13 мая 2024 г.