Hadda,silikoon carbide (SiC)waa walax dhoobo ah oo kuleyl ahaan gudbisa oo si firfircoon looga barto gudaha iyo dibaddaba. Hab-dhaqanka kulaylka ee aragtiyeed ee SiC waa mid aad u sarreeya, qaababka kiristaalka qaarkoodna waxay gaari karaan 270W/mK, taas oo horeyba hormuud uga ahayd walxaha aan gudbinayn. Tusaale ahaan, codsiga hab-dhaqanka kulaylka ee SiC waxaa lagu arki karaa walxaha substrate-ka ah ee aaladaha semiconductor-ka, walxaha dhoobada ee kulaylka sare leh, kuleyliyeyaasha iyo saxannada kululaynta ee habaynta semiconductor-ka, walxaha kaabsal ee shidaalka nukliyeerka, iyo giraangiraha shaabadaynta gaaska ee bambooyinka kombaresarada.
Codsigasilikoon carbidegoobta semiconductor-ka
Saxannada iyo qalabka shiididda waa qalab muhiim u ah wax soo saarka waferka silicon ee warshadaha semiconductor-ka. Haddii saxanka shiididda laga sameeyo bir la shubay ama bir kaarboon ah, cimrigiisu waa gaaban yahay, isku-darka ballaarinta kulaylkana waa weyn yahay. Inta lagu jiro farsamaynta waferka silicon, gaar ahaan inta lagu jiro shiididda ama nadiifinta xawaaraha sare, sababtoo ah xirashada iyo isbeddelka kulaylka ee saxanka shiididda, fidsanaanta iyo isbarbardhigga waferka silicon way adag tahay in la dammaanad qaado. Saxanka shiididda laga sameeyaydhoobada silikoon carbidewaxay leedahay dabar yar sababtoo ah adkaanteeda sare, isku-darka ballaarinta kulaylkana wuxuu asal ahaan la mid yahay kan waferka silikoon, sidaa darteed waa la shiidi karaa oo lagu sifeyn karaa xawaare sare.
Intaa waxaa dheer, marka la soo saaro wafer silicon ah, waxay u baahan yihiin in lagu sameeyo daaweyn kuleyl heer sare ah waxaana badanaa lagu qaadaa iyadoo la adeegsanayo qalabka silicon carbide. Waa kuwo u adkaysta kulaylka oo aan wax burburin. Kaarboon u eg dheeman (DLC) iyo dahaadh kale ayaa lagu dhejin karaa dusha sare si loo wanaajiyo waxqabadka, loo yareeyo dhaawaca waferka, loona hortago in wasakhdu faafto.
Intaa waxaa dheer, maadaama ay tahay wakiil ka mid ah walxaha semiconductor-ka ee jiilka saddexaad, walxaha kiristaalka ah ee silicon carbide waxay leeyihiin sifooyin sida ballaca bandgap weyn (qiyaastii 3 jeer ka Si), conductivity kuleyl sare (qiyaastii 3.3 jeer ka Si ama 10 jeer ka GaAs), heerka socdaalka buuxa ee elektaroonigga sare (qiyaastii 2.5 jeer ka Si) iyo goobta korantada ee jabaysa oo sareysa (qiyaastii 10 jeer ka Si ama 5 jeer ka GaAs). Qalabka SiC waxay ka kooban yihiin cilladaha aaladaha walxaha semiconductor-ka dhaqameed ee codsiyada wax ku oolka ah waxayna si tartiib tartiib ah u noqonayaan kuwa ugu muhiimsan semiconductor-ka awoodda leh.
Baahida loo qabo dhoobada silikoon carbide ee kuleylka sare leh ayaa si weyn u korodhay
Iyadoo la horumarinayo sayniska iyo tiknoolajiyadda oo joogto ah, baahida loo qabo in la isticmaalo dhoobada silikoon ee carbide-ka ee goobta semiconductor-ka ayaa si weyn u korodhay, iyo kulaylka sare ee kulaylka ayaa ah tilmaame muhiim ah oo loogu talagalay isticmaalka qaybaha qalabka wax soo saarka semiconductor-ka. Sidaa darteed, waa muhiim in la xoojiyo cilmi-baarista ku saabsan kulaylka sare ee carbide-ka silikoon. Yaraynta heerka oksijiinta ee shabagga, hagaajinta cufnaanta, iyo si macquul ah u nidaaminta qaybinta wejiga labaad ee shabagga ayaa ah hababka ugu muhiimsan ee lagu hagaajin karo kulaylka ee carbide-ka silikoon.
Waqtigan xaadirka ah, waxaa jira daraasado yar oo ku saabsan dhoobada silicon carbide ee kuleylka sare leh ee dalkayga, weli waxaa jira farqi weyn marka loo eego heerka adduunka. Tilmaamaha cilmi-baarista mustaqbalka waxaa ka mid ah:
● Xooji cilmi-baarista habka diyaarinta ee budada dhoobada silicon carbide. Diyaarinta budada carbide silicon carbide oo saafi ah oo hooseeya oo ogsijiin ah ayaa saldhig u ah diyaarinta dhoobada carbide silicon carbide ee kulaylka sare leh;
● Xoojinta xulashada qalabka wax lagu nadiifiyo iyo cilmi-baarista aragtiyeed ee la xiriirta;
● Xooji cilmi-baarista iyo horumarinta qalabka sintering-ka ee heerka sare ah. Iyadoo la nidaaminayo habka sintering-ka si loo helo qaab-dhismeed yar oo macquul ah, waa shuruud lagama maarmaan ah in la helo dhoobada silikoon carbide ee kulaylka sare leh.
Tallaabooyin lagu hagaajinayo isticmaalka kulaylka ee dhoobada carbide-ka ee silikoon
Furaha lagu hagaajinayo kulaylka ee dhoobada SiC waa in la yareeyo inta jeer ee kala firdhinta phonon iyo in la kordhiyo wadada xorta ah ee phonon. Gudbinta kulaylka ee SiC si wax ku ool ah ayaa loo hagaajin doonaa iyadoo la dhimayo daloolada iyo cufnaanta xadka hadhuudhka ee dhoobada SiC, hagaajinta daahirnimada xuduudaha hadhuudhka SiC, yaraynta wasakhda shabagga SiC ama cilladaha shabagga, iyo kordhinta side-ka gudbinta socodka kulaylka ee SiC. Waqtigan xaadirka ah, hagaajinta nooca iyo waxa ku jira qalabka sintering iyo daaweynta kulaylka heerkulka sare ayaa ah tallaabooyinka ugu muhiimsan ee lagu hagaajinayo kulaylka ee dhoobada SiC.
① Hagaajinta nooca iyo waxa ku jira qalabka sintering-ka
Qalabka kala duwan ee sintering-ka ayaa badanaa lagu daraa marka la diyaarinayo dhoobada SiC ee sintering-ka kulaylka sare leh. Kuwaas waxaa ka mid ah nooca iyo waxa ku jira qalabka sintering-ka waxay saameyn weyn ku leeyihiin sintering-ka kulaylka ee dhoobada SiC. Tusaale ahaan, walxaha Al ama O ee ku jira qalabka sintering-ka nidaamka Al2O3 si fudud ayaa loogu milmaa shabagga SiC, taasoo keenta bannaanaan iyo cillado, taasoo keenta koror ku yimaada inta jeer ee firidhsanaanta phonon-ka. Intaa waxaa dheer, haddii waxa ku jira qalabka sintering-ka uu hooseeyo, agabka way adag tahay in la sintering-ka oo la cufnaado, halka waxa ku jira qalabka sintering-ka oo sarreeya uu horseedi doono koror ku yimaada wasakhda iyo cilladaha. Qalabka sintering-ka ee sintering-ka ee xad-dhaafka ah ayaa sidoo kale laga yaabaa inuu joojiyo koritaanka miraha SiC oo uu yareeyo wadada xorta ah ee phonon-ka. Sidaa darteed, si loo diyaariyo dhoobada SiC ee sintering-ka kulaylka sare leh, waxaa lagama maarmaan ah in la yareeyo waxa ku jira qalabka sintering-ka inta ugu badan ee suurtogalka ah iyadoo la buuxinayo shuruudaha cufnaanta sintering-ka, oo la isku dayo in la doorto qalabka sintering-ka ee ay adag tahay in lagu milmo shabagga SiC.
* Sifooyinka kulaylka ee dhoobada SiC marka lagu daro qalab kala duwan oo lagu nadiifiyo wasakhda
Hadda, dhoobada SiC ee kulul ee lagu simeeyay BeO oo ah qalab sintering ah ayaa leh ugu badnaan kulaylka heerkulka qolka (270W·m-1·K-1). Si kastaba ha ahaatee, BeO waa walax aad u sun badan oo kansar keenta, mana ku habboona in si ballaaran loogu isticmaalo shaybaarrada ama goobaha warshadaha. Meesha ugu hooseysa ee eutectic ee nidaamka Y2O3-Al2O3 waa 1760℃, taas oo ah qalab sintering ah oo caadi ah oo loogu talagalay dhoobada SiC. Si kastaba ha ahaatee, maadaama Al3+ si fudud loogu milmo shabagga SiC, marka nidaamkan loo isticmaalo qalab sintering ah, kulaylka heerkulka qolka ee dhoobada SiC waa ka yar 200W·m-1·K-1.
Walxaha dhulka ee naadirka ah sida Y, Sm, Sc, Gd iyo La si fudud looguma milmi karo shabagga SiC waxayna leeyihiin xiriir oksijiin oo sarreeya, taas oo si wax ku ool ah u yareyn karta heerka oksijiinta ee shabagga SiC. Sidaa darteed, nidaamka Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) waa qalab caadi ah oo lagu diyaariyo dhoobada SiC ee kulaylka sare leh (>200W·m-1·K-1). Marka la qaato qalabka sintering-ka nidaamka Y2O3-Sc2O3 tusaale ahaan, qiimaha leexashada ion ee Y3+ iyo Si4+ waa weyn yahay, labadooduna ma maraan xal adag. Milmida Sc ee SiC saafi ah 1800~2600℃ waa yar tahay, qiyaastii (2~3) × 1017atoms·cm-3.
② Daaweynta kulaylka heerkulka sare
Daawaynta kulaylka heerkulka sare leh ee dhoobada SiC waxay ku habboon tahay baabi'inta cilladaha shabagga, kala-goysyada iyo walbahaarka haray, kor u qaadista isbeddelka qaab-dhismeedka ee qaar ka mid ah walxaha aan qaab-dhismeedka lahayn una beddelaan kiristaalo, iyo daciifinta saameynta kala-firdhinta phonon. Intaa waxaa dheer, daawaynta kulaylka heerkulka sare leh waxay si wax ku ool ah u horumarin kartaa koritaanka miraha SiC, ugu dambayntiina waxay hagaajin kartaa sifooyinka kulaylka ee maaddada. Tusaale ahaan, ka dib daaweynta kulaylka heerkulka sare leh ee 1950°C, isku-darka faafinta kulaylka ee dhoobada SiC wuxuu ka kordhay 83.03mm2·s-1 ilaa 89.50mm2·s-1, iyo wareejinta kulaylka heerkulka qolka wuxuu ka kordhay 180.94W·m-1·K-1 ilaa 192.17W·m-1·K-1. Daawaynta kulaylka heerkulka sare leh si wax ku ool ah ayay u wanaajisaa awoodda deoksaydhka ee gargaarka sintering ee dusha sare ee SiC iyo shabagga, waxayna ka dhigaysaa xiriirka ka dhexeeya miraha SiC mid adag. Ka dib daawaynta kulaylka heerkulka sare leh, gudbinta kulaylka qolka-heerkulka ee dhoobada SiC si weyn ayaa loo hagaajiyay.
Waqtiga boostada: Oktoobar-24-2024