வளிமண்டல அழுத்தத்தின் கீழ் உருக்கி இணைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடின் பொருள் அமைப்பு மற்றும் பண்புகள்

நவீன C, N, B மற்றும் பிற ஆக்சைடு அல்லாத உயர் தொழில்நுட்ப வெப்பத்தடுப்பு மூலப்பொருட்களைக் கொண்டு, வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உருக்கி உருவாக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு பரவலாகவும், சிக்கனமாகவும் உள்ளது. இதை எமரி அல்லது வெப்பத்தடுப்பு மணல் என்றும் கூறலாம். தூய சிலிக்கான் கார்பைடு நிறமற்ற, ஒளிபுகும் படிகமாகும். அப்படியானால், சிலிக்கான் கார்பைடின் பொருள் அமைப்பு மற்றும் பண்புகள் என்ன?

வளிமண்டல அழுத்தத்தின் கீழ் சின்டர் செய்யப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு

வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உருக்கி இணைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடின் பொருள் கட்டமைப்பு:

தொழில்துறையில் பயன்படுத்தப்படும் வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உருக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு, அதில் உள்ள அசுத்தங்களின் வகை மற்றும் உள்ளடக்கத்தைப் பொறுத்து வெளிர் மஞ்சள், பச்சை, நீலம் மற்றும் கருப்பு நிறங்களில் காணப்படுகிறது. மேலும், அதன் தூய்மையும் ஒளிபுகும் தன்மையும் வேறுபடுகின்றன. சிலிக்கான் கார்பைடின் படிக அமைப்பானது, ஆறு-வார்த்தை அல்லது வைர வடிவ புளூட்டோனியம் மற்றும் கனசதுர புளூட்டோனியம்-SIC எனப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. படிக அமைப்பில் உள்ள கார்பன் மற்றும் சிலிக்கான் அணுக்களின் வெவ்வேறு அடுக்கமைப்பு வரிசையின் காரணமாக, புளூட்டோனியம்-SIC பல்வேறு வகையான உருக்குலைவுகளை உருவாக்குகிறது, மேலும் 70-க்கும் மேற்பட்ட உருக்குலைவுகள் கண்டறியப்பட்டுள்ளன. 2100-க்கு மேல், பீட்டா-SIC ஆனது ஆல்பா-SIC ஆக மாறுகிறது. சிலிக்கான் கார்பைடின் தொழில்துறை செயல்முறையானது, ஒரு மின்தடை உலையில் உயர்தர குவார்ட்ஸ் மணல் மற்றும் பெட்ரோலிய கோக் ஆகியவற்றைக் கொண்டு சுத்திகரிக்கப்படுகிறது. சுத்திகரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு கட்டிகள் நொறுக்கப்பட்டு, அமிலம்-கார சுத்திகரிப்பு, காந்தப் பிரிப்பு, சலித்தல் அல்லது நீர் தேர்வு போன்ற செயல்முறைகள் மூலம் பல்வேறு துகள் அளவு கொண்ட பொருட்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.

வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உருக்கி இணைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடின் பொருள் பண்புகள்:

சிலிக்கான் கார்பைடு நல்ல வேதியியல் நிலைத்தன்மை, வெப்பக் கடத்துத்திறன், வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம், தேய்மான எதிர்ப்புத்திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருப்பதால், சிராய்ப்புப் பயன்பாட்டைத் தவிர, இதற்குப் பல பயன்பாடுகள் உள்ளன: எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு சிறப்புச் செயல்முறையின் மூலம் டர்பைன் இம்பெல்லர் அல்லது சிலிண்டர் பிளாக்கின் உள் சுவரில் சிலிக்கான் கார்பைடு தூள் பூசப்படுகிறது, இது தேய்மான எதிர்ப்புத்திறனை மேம்படுத்தி, அதன் ஆயுளை 1 முதல் 2 மடங்கு வரை நீட்டிக்கிறது. வெப்பத்தைத் தாங்கக்கூடிய, சிறிய அளவு, குறைந்த எடை, அதிக வலிமை கொண்ட உயர்தர வெப்பத்தடுப்புப் பொருட்களால் ஆனது, இதன் ஆற்றல் திறன் மிகவும் சிறந்தது. குறைந்த தர சிலிக்கான் கார்பைடு (சுமார் 85% SiC உட்பட) எஃகு தயாரிப்பு வேகத்தை அதிகரிக்கவும், எஃகின் தரத்தை மேம்படுத்த வேதியியல் கலவையை எளிதாகக் கட்டுப்படுத்தவும் ஒரு சிறந்த ஆக்சிஜன் நீக்கியாகும். மேலும், வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உருக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு, சிலிக்கான் கார்பன் தண்டுகளின் மின் பாகங்கள் தயாரிப்பிலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சிலிக்கான் கார்பைடு மிகவும் கடினமானது. இதன் மோர்ஸ் கடினத்தன்மை 9.5 ஆகும், இது உலகின் கடினமான வைரத்திற்கு (10) அடுத்தபடியாக உள்ளது. இது சிறந்த வெப்பக் கடத்துத்திறன் கொண்ட ஒரு குறைக்கடத்தி, மேலும் அதிக வெப்பநிலையில் ஆக்சிஜனேற்றத்தை எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது. சிலிக்கான் கார்பைடில் குறைந்தது 70 படிக வகைகள் உள்ளன. புளூட்டோனியம்-சிலிக்கான் கார்பைடு என்பது 2000°C-க்கு மேற்பட்ட வெப்பநிலையில் உருவாகும் ஒரு பொதுவான ஐசோமர் ஆகும், மேலும் இது ஒரு அறுகோண படிக அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது (வூர்ட்சைட் போன்றது). வளிமண்டல அழுத்தத்தின் கீழ் உருக்கி இணைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு.

குறைக்கடத்தித் துறையில் சிலிக்கான் கார்பைடின் பயன்பாடு

சிலிக்கான் கார்பைடு குறைக்கடத்தித் தொழில் சங்கிலியில் முக்கியமாக சிலிக்கான் கார்பைடு உயர் தூய்மைப் பொடி, ஒற்றைப் படிக அடிமூலக்கூறு, எபிடெக்சியல் தாள், ஆற்றல் கூறுகள், தொகுதிப் பொதியிடல் மற்றும் முனையப் பயன்பாடுகள் ஆகியவை அடங்கும்.

1. ஒற்றைப் படிக அடிமூலக்கூறு (Single crystal substrate) என்பது ஒரு குறைக்கடத்தி ஆதரவுப் பொருள், கடத்தும் பொருள் மற்றும் புறவளர்ச்சி அடிமூலக்கூறு (epitaxial growth substrate) ஆகும். தற்போது, ​​SiC ஒற்றைப் படிகத்தின் வளர்ச்சி முறைகளில் இயற்பியல் ஆவிப் பரிமாற்ற முறை (PVT முறை), திரவ நிலை முறை (LPE முறை) மற்றும் உயர் வெப்பநிலை வேதி ஆவிப் படிவு முறை (HTCVD முறை) ஆகியவை அடங்கும். வளிமண்டல அழுத்தத்தின் கீழ் உருக்கி இணைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு.

2. எபிடெக்சியல் தாள் என்பது சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடெக்சியல் தாள், சிலிக்கான் கார்பைடு தாள், ஒற்றைப் படிகப் படலம் (எபிடெக்சியல் அடுக்கு) ஆகும். இது அடி மூலக்கூறு படிகத்தின் அதே திசையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறுக்கு சில தேவைகளைக் கொண்டுள்ளது. நடைமுறைப் பயன்பாடுகளில், அகன்ற பட்டை இடைவெளி கொண்ட குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் கிட்டத்தட்ட அனைத்தும் எபிடெக்சியல் அடுக்கில் தயாரிக்கப்படுகின்றன, மேலும் சிலிக்கான் சில்லு அடி மூலக்கூறாக மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதில் GaN எபிடெக்சியல் அடுக்கின் அடி மூலக்கூறும் அடங்கும்.

3. உயர் தூய்மை சிலிக்கான் கார்பைடு தூள்: உயர் தூய்மை சிலிக்கான் கார்பைடு தூளானது, PVT முறையின் மூலம் சிலிக்கான் கார்பைடு ஒற்றைப் படிகத்தை வளர்ப்பதற்கான மூலப்பொருள் ஆகும். மேலும், இந்தத் தயாரிப்பின் தூய்மையானது, சிலிக்கான் கார்பைடு ஒற்றைப் படிகத்தின் வளர்ச்சித் தரம் மற்றும் மின் பண்புகளை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது.

4. இந்த மின் சாதனம், சிலிக்கான் கார்பைடு பொருளால் செய்யப்பட்ட ஒரு அகலப்பட்டை மின்வழங்கி ஆகும். இது உயர் வெப்பநிலை, உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் செயல்திறன் ஆகிய பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. சாதனத்தின் இயக்க வடிவத்தின்படி, SiC மின்வழங்கிச் சாதனம் முக்கியமாக ஒரு மின் டையோடு மற்றும் ஒரு மின் நிலைமாற்றுக் குழாய் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.

5. முனையம்: மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பயன்பாடுகளில், சிலிக்கான் கார்பைடு குறைக்கடத்திகள், காலியம் நைட்ரைடு குறைக்கடத்திகளுக்குத் துணையாக இருக்கும் நன்மையைக் கொண்டுள்ளன. SiC சாதனங்களின் உயர் மாற்றத் திறன், குறைந்த வெப்பமடைதல் பண்புகள், குறைந்த எடை மற்றும் பிற நன்மைகள் காரணமாக, கீழ்நிலைத் தொழில்துறையின் தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது, மேலும் SiO2 சாதனங்களுக்குப் பதிலாக இவற்றைப் பயன்படுத்தும் போக்கும் உள்ளது.