Хәзерге вакытта,кремний карбиды (SiC)- җылылык үткәрүчән керамик материал, ул илдә һәм чит илләрдә актив өйрәнелә. SiC теоретик җылылык үткәрүчәнлеге бик югары, һәм кайбер кристалл формалары 270 Вт/мК га җитә ала, бу инде үткәрмәүче материаллар арасында лидер булып тора. Мәсәлән, SiC җылылык үткәрүчәнлегенең кулланылышын ярымүткәргеч җайланмаларның субстрат материалларында, югары җылылык үткәрүчәнлеге булган керамик материалларда, ярымүткәргеч эшкәртү өчен җылыткычларда һәм җылыту пластиналарында, атом ягулыгы өчен капсула материалларында һәм компрессор насослары өчен газ герметик боҗраларында күрергә мөмкин.
Кулланукремний карбидыярымүткәргечләр өлкәсендә
Шлифовка дисклары һәм җайланмалары ярымүткәргеч сәнәгатендә кремний пластиналары җитештерү өчен мөһим технологик җиһазлар булып тора. Әгәр шлифовка дискы чуен яки углерод корычыннан ясалган булса, аның хезмәт итү вакыты кыска, ә җылылык киңәю коэффициенты зур. Кремний пластиналарын эшкәртү вакытында, бигрәк тә югары тизлектә шлифовкалау яки полировкалау вакытында, шлифовка дискының тузуы һәм җылылык деформациясе аркасында, кремний пластинасының яссылыгы һәм параллеллыгы гарантияләнергә кыен. Шлифовка дискы ...кремний карбиды керамикасыюгары катылыгы аркасында тузу дәрәҗәсе түбән, һәм аның җылылык киңәю коэффициенты, нигездә, кремний пластиналарынкы белән бер үк, шуңа күрә аны югары тизлектә вакларга һәм ялтыратырга мөмкин.
Моннан тыш, кремний пластиналары җитештерелгәндә, аларны югары температуралы җылылык эшкәртүе үтәргә кирәк һәм еш кына кремний карбиды җайланмалары ярдәмендә ташыла. Алар җылылыкка чыдам һәм җимерми. Эшчәнлекне яхшырту, пластиналарның зарарлануын киметү һәм пычрануның таралуын булдырмау өчен өслеккә алмазсыман углерод (DLC) һәм башка каплаулар кулланырга мөмкин.
Моннан тыш, өченче буын киң полосалы ярымүткәргеч материаллары вәкиле буларак, кремний карбиды монокристалл материаллары зур полоса киңлеге (Si га караганда якынча 3 тапкыр зуррак), югары җылылык үткәрүчәнлеге (Si га караганда якынча 3,3 тапкыр яки GaAs га караганда 10 тапкыр зуррак), электроннарның югары туендырылу тизлеге (Si га караганда якынча 2,5 тапкыр зуррак) һәм югары ватылу электр кыры (Si га караганда якынча 10 тапкыр яки GaAs га караганда 5 тапкыр зуррак) кебек үзлекләргә ия. SiC җайланмалары гамәли кулланылышта традицион ярымүткәргеч материал җайланмаларының кимчелекләрен каплый һәм әкренләп көч ярымүткәргечләренең төп агымына әйләнә бара.
Югары җылылык үткәрүчәнлеге булган кремний карбиды керамикасына ихтыяҗ кискен артты
Фән һәм техниканың өзлексез үсеше белән кремний карбиды керамикасын ярымүткәргечләр өлкәсендә куллануга ихтыяҗ сизелерлек артты, һәм югары җылылык үткәрүчәнлеге аны ярымүткәргечләр җитештерү җиһазлары компонентларында куллануның төп күрсәткече булып тора. Шуңа күрә югары җылылык үткәрүчәнлеге булган кремний карбиды керамикасы буенча тикшеренүләрне көчәйтү бик мөһим. Решеткадагы кислород күләмен киметү, тыгызлыкны яхшырту һәм решеткадагы икенче фазаның таралышын акыллы рәвештә көйләү - кремний карбиды керамикасының җылылык үткәрүчәнлеген яхшыртуның төп ысуллары.
Хәзерге вакытта минем илдә югары җылылык үткәрүчәнлеге булган кремний карбиды керамикасы буенча тикшеренүләр аз, һәм дөнья дәрәҗәсенә караганда зур аерма әле дә бар. Киләчәктәге тикшеренү юнәлешләре түбәндәгеләрне үз эченә ала:
●Кремний карбиды керамик порошогын әзерләү процессын тикшерүне көчәйтү. Югары чисталыклы, аз кислородлы кремний карбиды порошогын әзерләү югары җылылык үткәрүчәнлеге булган кремний карбиды керамикасын әзерләү өчен нигез булып тора;
● Атомлаштыру өчен ярдәм чараларын сайлауны һәм аңа бәйле теоретик тикшеренүләрне көчәйтү;
●Югары сыйфатлы блендерлау җиһазларын тикшерү һәм эшләүне көчәйтү. Блендерлау процессын җайга салып, тиешле микроструктура алу югары җылылык үткәрүчәнлеге булган кремний карбиды керамикасын алу өчен кирәкле шарт булып тора.
Кремний карбиды керамикасының җылылык үткәрүчәнлеген яхшырту чаралары
SiC керамикасының җылылык үткәрүчәнлеген яхшыртуның төп ачкычы - фонон сибелү ешлыгын киметү һәм фононның уртача ирекле юлын арттыру. SiCның җылылык үткәрүчәнлеге SiC керамикасының мәсамәлелеген һәм бөртек чик тыгызлыгын киметү, SiC бөртек чикләренең сафлыгын яхшырту, SiC челтәр катнашмаларын яки челтәр кимчелекләрен киметү һәм SiCдагы җылылык агымын үткәрүчене арттыру юлы белән нәтиҗәле рәвештә яхшыртылачак. Хәзерге вакытта SiC керамикасының җылылык үткәрүчәнлеген яхшыртуның төп чаралары булып, агрегатлаштыру чараларының төрен һәм эчтәлеген оптимальләштерү һәм югары температуралы җылылык эшкәртү тора.
① Ябыштыргыч ярдәм чараларының төрен һәм эчтәлеген оптимальләштерү
Югары җылылык үткәрүчәнлеге булган SiC керамикасын әзерләгәндә төрле җепләү ярдәмчеләре еш өстәлә. Алар арасында җепләү ярдәмчеләренең төре һәм эчтәлеге SiC керамикасының җылылык үткәрүчәнлегенә зур йогынты ясый. Мәсәлән, Al2O3 системасы җепләү ярдәмчеләрендәге Al яки O элементлары SiC рәшәткәсендә җиңел эри, бу вакансияләр һәм кимчелекләр барлыкка китерә, бу фонон таралу ешлыгының артуына китерә. Моннан тыш, җепләү ярдәмчеләренең эчтәлеге аз булса, материалны җепләү һәм тыгызлаштыру авыр, ә җепләү ярдәмчеләренең күп булуы пычраклыклар һәм кимчелекләрнең артуына китерәчәк. Артык сыек фазалы җепләү ярдәмчеләре шулай ук SiC бөртекләренең үсешен тоткарларга һәм фононнарның уртача ирекле юлын киметергә мөмкин. Шуңа күрә, югары җылылык үткәрүчәнлеге булган SiC керамикасын әзерләү өчен, җепләү тыгызлыгы таләпләрен үтәп, җепләү ярдәмчеләренең эчтәлеген мөмкин кадәр киметергә һәм SiC рәшәткәсендә эрүе авыр булган җепләү ярдәмчеләрен сайларга тырышырга кирәк.
*Төрле җепселләү ярдәмлекләре өстәлгәндә SiC керамикасының җылылык үзлекләре
Хәзерге вакытта, кайнар прессланган SiC керамикасы, BeO белән кайнарландыру ярдәме буларак кайнарландырылган, бүлмә температурасында максималь җылылык үткәрүчәнлеккә ия (270W·m-1·K-1). Ләкин, BeO бик агулы материал һәм канцероген, һәм лабораторияләрдә яки сәнәгать өлкәләрендә киң куллану өчен яраклы түгел. Y2O3-Al2O3 системасының иң түбән эвтектика ноктасы 1760℃, бу SiC керамикасы өчен гадәти сыек фазалы кайнарландыру ярдәме. Ләкин, Al3+ SiC рәшәткәсендә җиңел эрегәнлектән, бу система кайнарландыру ярдәме буларак кулланылганда, SiC керамикасының бүлмә температурасында җылылык үткәрүчәнлеге 200W·m-1·K-1 дән кимрәк.
Y, Sm, Sc, Gd һәм La кебек сирәк җир элементлары SiC рәшәткәсендә җиңел эри алмый һәм югары кислородлы бәйләнешкә ия, бу SiC рәшәткәсендәге кислород күләмен нәтиҗәле рәвештә киметергә мөмкин. Шуңа күрә, Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) системасы югары җылылык үткәрүчәнлеге (>200W·m-1·K-1) SiC керамикасын әзерләү өчен киң таралган җепләү ярдәме булып тора. Y2O3-Sc2O3 системасы җепләү ярдәме мисал итеп алганда, Y3+ һәм Si4+ ион тайпылышы зур, һәм алар икесе дә каты эремәгә керми. Scның саф SiCда 1800~2600℃ температурада эрүчәнлеге аз, якынча (2~3)×1017атом·см-3.
② Югары температуралы җылылык белән эшкәртү
SiC керамикасын югары температурада җылылык белән эшкәртү решетка кимчелекләрен, дислокацияләрне һәм калдык көчәнешләрне бетерүгә, кайбер аморф материалларның кристалларга структураль трансформациясен стимуллаштыруга һәм фононнарның таралу эффектын киметүгә ярдәм итә. Моннан тыш, югары температурада җылылык белән эшкәртү SiC бөртекләренең үсешен нәтиҗәле рәвештә стимуллаштыра ала, һәм, ниһаять, материалның җылылык үзлекләрен яхшырта ала. Мәсәлән, 1950°C температурада югары температурада җылылык белән эшкәртүдән соң, SiC керамикасының җылылык диффузия коэффициенты 83,03 мм2·s-1 дән 89,50 мм2·s-1 гә кадәр арткан, ә бүлмә температурасында җылылык үткәрүчәнлеге 180,94 Вт·м-1·K-1 дән 192,17 Вт·м-1·K-1 гә кадәр арткан. Югары температурада җылылык белән эшкәртү SiC өслегендә һәм решеткада җепселләү ярдәменең деоксидлашу сәләтен нәтиҗәле рәвештә яхшырта һәм SiC бөртекләре арасындагы бәйләнешне тыгызрак итә. Югары температурада җылылык белән эшкәртүдән соң, SiC керамикасының бүлмә температурасында җылылык үткәрүчәнлеге сизелерлек яхшырган.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 24 октябре