Sodobni C, N, B in drugi neoksidni visokotehnološki ognjevzdržni surovini, sintrani silicijev karbid pri atmosferskem tlaku, so obsežni in ekonomični, lahko jih imenujemo smirkovi ali ognjevzdržni pesek. Čisti silicijev karbid je brezbarven prozoren kristal. Kakšna je torej struktura materiala in kakšne so njegove značilnosti?
Sintrani silicijev karbid pod atmosferskim tlakom
Struktura materiala silicijevega karbida, sintranega pri atmosferskem tlaku:
Sintrani silicijev karbid, ki se uporablja v industriji pri atmosferskem tlaku, je svetlo rumene, zelene, modre in črne barve, odvisno od vrste in vsebnosti nečistoč, različna pa je tudi čistost in prosojnost. Kristalna struktura silicijevega karbida se deli na šestdelni ali diamantni plutonij in kubični plutonij-sic. Plutonij-sic zaradi različnega vrstnega reda zlaganja atomov ogljika in silicija v kristalni strukturi tvori različne deformacije, odkritih pa je bilo več kot 70 vrst deformacij. Nad 2100 se beta-SIC pretvori v alfa-SIC. Industrijski postopek rafiniranja silicijevega karbida vključuje rafiniranje z visokokakovostnim kremenovim peskom in naftnim koksom v uporovni peči. Rafinirani bloki silicijevega karbida se zdrobijo, kislinsko-bazično očistijo, magnetno ločijo, presejejo ali selektirajo z vodo, da se dobijo izdelki različnih velikosti delcev.
Materialne lastnosti silicijevega karbida, sintranega pri atmosferskem tlaku:
Silicijev karbid ima dobro kemijsko stabilnost, toplotno prevodnost, koeficient toplotnega raztezanja in odpornost proti obrabi, zato se poleg abrazivne uporabe uporablja tudi za številne druge namene: na primer, prah silicijevega karbida se s posebnim postopkom nanese na notranjo steno turbinskega rotorja ali bloka valjev, kar lahko izboljša odpornost proti obrabi in podaljša življenjsko dobo za 1 do 2-krat. Izdelan je iz toplotno odpornega, majhnega, lahkega in visoko trdnega visokokakovostnega ognjevzdržnega materiala, energetska učinkovitost pa je zelo dobra. Nizkokakovostni silicijev karbid (vključno s približno 85 % SiC) je odlično sredstvo za deoksidacijo, ki povečuje hitrost proizvodnje jekla in enostavno nadzoruje kemično sestavo za izboljšanje kakovosti jekla. Poleg tega se silicijev karbid, sintran pri atmosferskem tlaku, pogosto uporablja tudi pri izdelavi električnih delov silicijevih ogljikovih palic.
Silicijev karbid je zelo trd. Morsejeva trdota je 9,5, kar ga loči le od trdega diamanta na svetu (10), je polprevodnik z odlično toplotno prevodnostjo in je odporen na oksidacijo pri visokih temperaturah. Silicijev karbid ima vsaj 70 kristalnih tipov. Plutonijev silicijev karbid je pogost izomer, ki nastane pri temperaturah nad 2000 °C in ima heksagonalno kristalno strukturo (podobno kot wurtzit). Sintran silicijev karbid pod atmosferskim tlakom.
Uporaba silicijevega karbida v polprevodniški industriji
Industrijska veriga polprevodnikov silicijevega karbida vključuje predvsem visoko čist prah silicijevega karbida, monokristalne substrate, epitaksialne plošče, napajalne komponente, embalažo modulov in terminalske aplikacije.
1. Monokristalni substrat Monokristalni substrat je polprevodniški nosilni material, prevodni material in epitaksialni rastni substrat. Trenutno metode rasti monokristalov SiC vključujejo metodo fizičnega prenosa pare (metoda PVT), metodo tekoče faze (metoda LPE) in metodo kemičnega nanašanja pare pri visokih temperaturah (metoda HTCVD). Sintran silicijev karbid pod atmosferskim tlakom.
2. Epitaksialna plošča Epitaksialna plošča silicijevega karbida, plošča silicijevega karbida, monokristalni film (epitaksialna plast) z isto smerjo kot kristal substrata, ki ima določene zahteve za substrat silicijevega karbida. V praktični uporabi so skoraj vse polprevodniške naprave s široko pasovno vrzeljo izdelane v epitaksialni plasti, sam silicijev čip pa se uporablja samo kot substrat, vključno s substratom epitaksialne plasti GaN.
3. Visoko čist silicijev karbidni prah Visoko čist silicijev karbidni prah je surovina za rast monokristala silicijevega karbida s PVT metodo, čistost produkta pa neposredno vpliva na kakovost rasti in električne lastnosti monokristala silicijevega karbida.
4. Napajalna naprava je širokopasovni vir energije iz silicijevega karbida, ki ima značilnosti visoke temperature, visoke frekvence in visoke učinkovitosti. Glede na način delovanja naprave napajalnik SiC vključuje predvsem diodo in stikalno cev.
5. Terminal V tretji generaciji polprevodniških aplikacij imajo polprevodniki iz silicijevega karbida prednost, da dopolnjujejo polprevodnike iz galijevega nitrida. Zaradi visoke učinkovitosti pretvorbe, nizkih temperaturnih lastnosti, majhne teže in drugih prednosti naprav SiC povpraševanje po napravah v nižji industriji še naprej narašča in obstaja trend zamenjave naprav SiO2.
Čas objave: 16. junij 2023