Сучасні високотехнологічні вогнетривкі матеріали C, N, B та інші неоксидні матеріали, спечений за атмосферного тиску карбід кремнію є широкомасштабним та економічно вигідним, його можна назвати наждачним папером або вогнетривким піском. Чистий карбід кремнію - це безбарвний прозорий кристал. Тож яка структура та характеристики матеріалу карбіду кремнію?
Спечений карбід кремнію під атмосферним тиском
Структура матеріалу, спеченого при атмосферному тиску карбіду кремнію:
Спечений при атмосферному тиску карбід кремнію, що використовується в промисловості, має світло-жовтий, зелений, синій та чорний колір залежно від типу та вмісту домішок, а також різну чистоту та прозорість. Кристалічна структура карбіду кремнію поділяється на шестислівний або ромбоподібний плутоній та кубічний плутоній-sic. Плутоній-sic утворює різноманітні деформації через різний порядок укладання атомів вуглецю та кремнію в кристалічній структурі, і було виявлено понад 70 видів деформації. β-SIC перетворюється на альфа-SIC вище 2100. Промисловий процес рафінування карбіду кремнію полягає в рафінуванні високоякісним кварцовим піском та нафтовим коксом у печі опору. Рафіновані блоки карбіду кремнію подрібнюються, очищаються кислотно-лужним способом, магнітною сепарацією, просіюванням або відбором води для отримання продуктів різного розміру частинок.
Характеристики матеріалу, спеченого при атмосферному тиску, карбіду кремнію:
Карбід кремнію має добру хімічну стабільність, теплопровідність, коефіцієнт теплового розширення та зносостійкість, тому, окрім абразивного використання, він має багато застосувань: наприклад, порошок карбіду кремнію наноситься на внутрішню стінку робочого колеса турбіни або блоку циліндрів за допомогою спеціального процесу, що може покращити зносостійкість і подовжити термін служби в 1-2 рази. Виготовлений з термостійкого, невеликого розміру, легкого, високоміцного високоякісного вогнетривкого матеріалу, він має дуже хорошу енергоефективність. Низькосортний карбід кремнію (включаючи близько 85% SiC) є чудовим розкислювачем для збільшення швидкості виробництва сталі та легкого контролю хімічного складу для покращення якості сталі. Крім того, спечений при атмосферному тиску карбід кремнію також широко використовується у виробництві електричних деталей з кремнієвуглецевих стрижнів.
Карбід кремнію дуже твердий. Твердість за шкалою Морзе становить 9,5, поступаючись лише твердому алмазу у світі (10), є напівпровідником з чудовою теплопровідністю, може протистояти окисленню за високих температур. Карбід кремнію має щонайменше 70 кристалічних типів. Плутоній-карбід кремнію — поширений ізомер, який утворюється за температур вище 2000 і має гексагональну кристалічну структуру (подібну до вюрциту). Спечений карбід кремнію за атмосферного тиску.
Застосування карбіду кремнію в напівпровідниковій промисловості
Ланцюг напівпровідникової промисловості карбіду кремнію в основному включає високочистий порошок карбіду кремнію, монокристалічні підкладки, епітаксіальні листи, силові компоненти, корпусування модулів та термінальні застосування.
1. Монокристалічна підкладка Монокристалічна підкладка — це напівпровідниковий опорний матеріал, провідний матеріал та епітаксійний субстрат для вирощування. Наразі методи вирощування монокристалів SiC включають метод фізичного переносу з парової фази (метод PVT), метод рідкофазного осадження (метод LPE) та метод хімічного осадження з парової фази за високої температури (метод HTCVD). Спечений карбід кремнію за атмосферного тиску.
2. Епітаксіальний лист Епітаксіальний лист карбіду кремнію, лист карбіду кремнію, монокристалічна плівка (епітаксіальний шар) з тим самим напрямком, що й кристал підкладки, що має певні вимоги до підкладки з карбіду кремнію. У практичному застосуванні напівпровідникові прилади з широкою забороненою зоною майже всі виготовляються в епітаксіальному шарі, а сам кремнієвий чіп використовується лише як підкладка, включаючи підкладку з епітаксіального шару GaN.
3. Високочистий порошок карбіду кремнію Високочистий порошок карбіду кремнію є сировиною для вирощування монокристалів карбіду кремнію методом PVT, а чистота продукту безпосередньо впливає на якість росту та електричні характеристики монокристалів карбіду кремнію.
4. Пристрій живлення являє собою широкосмуговий блок живлення, виготовлений з карбіду кремнію, який має характеристики високої температури, високої частоти та високої ефективності. Відповідно до принципу роботи пристрою, блок живлення SiC в основному складається з силового діода та лампи-перемикача живлення.
5. Термінал. У напівпровідникових застосуваннях третього покоління напівпровідники на основі карбіду кремнію мають перевагу в тому, що вони доповнюють напівпровідники на основі нітриду галію. Завдяки високій ефективності перетворення, низьким характеристикам нагрівання, легкій вазі та іншим перевагам пристроїв на основі карбіду кремнію, попит на них у переробній промисловості продовжує зростати, і спостерігається тенденція до заміни пристроїв на основі SiO2.
Час публікації: 16 червня 2023 р.