Lọ́wọ́lọ́wọ́,silikoni carbide (SiC)jẹ́ ohun èlò seramiki oníná tí a ń ṣe àgbéyẹ̀wò rẹ̀ nílé àti lókè òkun. Ìlànà ìgbóná ti SiC ga gan-an, àwọn ìrísí kristali kan sì lè dé 270W/mK, èyí tí ó ti jẹ́ olórí láàrín àwọn ohun èlò tí kì í ṣe oníná. Fún àpẹẹrẹ, a lè rí lílo ìṣàfihàn ooru SiC nínú àwọn ohun èlò ìṣàfihàn ti àwọn ẹ̀rọ semiconductor, àwọn ohun èlò seramiki oníná tí ó ga, àwọn ohun èlò ìgbóná àti àwọn àwo ìgbóná fún ṣíṣe semiconductor, àwọn ohun èlò kapusulu fún epo nuclear, àti àwọn òrùka ìdìmú gaasi fún àwọn pọ́ọ̀ǹpù compressor.
Lílo tisilikoni kabọideninu aaye semikondokito
Àwọn díìsì àti ohun èlò ìfọ́mọ́ jẹ́ ohun èlò pàtàkì fún ìṣẹ̀dá wàrà sílíkọ́nì nínú ilé iṣẹ́ semiconductor. Tí díìsì ìfọ́mọ́ bá jẹ́ ti irin tí a fi irin sọ̀ tàbí irin erogba ṣe, iṣẹ́ rẹ̀ kúrú, iye ìgbà tí ó fi ń ṣiṣẹ́ sìgá náà sì pọ̀. Nígbà tí a bá ń ṣe àwọn wàrà sílíkọ́nì, pàápàá jùlọ nígbà tí a bá ń lọ̀ tàbí tí a ń yọ́, nítorí ìbàjẹ́ àti ìyípadà ooru ti díìsì ìfọ́mọ́ náà, ó ṣòro láti dá ìdánilójú pé wàrà sílíkọ́nì náà yóò tẹ́jú àti pé yóò jọra. Díìsì ìfọ́mọ́ náà ni a fi ṣe é.àwọn ohun èlò amọ̀ silikoni carbideÓ ní ìbàjẹ́ díẹ̀ nítorí líle rẹ̀ gíga, àti pé ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn ooru rẹ̀ jẹ́ ọ̀kan náà pẹ̀lú ti àwọn wafer silicon, nítorí náà a lè lọ̀ ọ́ kí a sì yọ́ ọ ní iyàrá gíga.
Ní àfikún, nígbà tí a bá ń ṣe àwọn wafer silicon, wọ́n nílò láti ṣe ìtọ́jú ooru tí ó ga ní ìwọ̀n otútù, a sì sábà máa ń gbé wọn lọ nípa lílo àwọn ohun èlò silicon carbide. Wọ́n jẹ́ èyí tí kò lè gbóná, wọn kò sì lè parun. A lè lo carbon bíi Diamond (DLC) àti àwọn ìbòrí mìíràn lórí ojú ilẹ̀ láti mú kí iṣẹ́ wọn sunwọ̀n sí i, láti dín ìbàjẹ́ wafer kù, àti láti dènà ìbàjẹ́ láti tàn kálẹ̀.
Síwájú sí i, gẹ́gẹ́ bí aṣojú àwọn ohun èlò semiconductor onígbà-bandgap ìran kẹta, àwọn ohun èlò silikoni carbide onípele kan ní àwọn ànímọ́ bíi fífẹ̀ bandgap ńlá (tó tó ìlọ́po mẹ́ta ti Si), ìgbóná gíga (tó tó ìlọ́po 3.3 ti Si tàbí ìlọ́po mẹ́wàá ti GaAs), ìwọ̀n ìjìnlẹ̀ ìṣàn elekitironi gíga (tó tó ìlọ́po 2.5 ti Si) àti pápá iná mànàmáná gíga (tó tó ìlọ́po mẹ́wàá ti Si tàbí ìlọ́po márùn-ún ti GaAs). Àwọn ẹ̀rọ SiC máa ń ṣe àkójọ àwọn àbùkù àwọn ẹ̀rọ ohun èlò semiconductor ìbílẹ̀ nínú àwọn ohun èlò tó wúlò, wọ́n sì ń di ohun pàtàkì nínú àwọn semiconductor power.
Ibeere fun awọn ohun elo amọ silikoni carbide giga ti pọ si ni pataki
Pẹ̀lú ìdàgbàsókè ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àti ìmọ̀ ẹ̀rọ tí ń tẹ̀síwájú, ìbéèrè fún lílo àwọn ohun èlò seramiki silikoni carbide ní pápá semiconductor ti pọ̀ sí i gidigidi, àti pé agbára ìdarí ooru gíga jẹ́ àmì pàtàkì fún lílò rẹ̀ nínú àwọn ohun èlò ìṣe semiconductor. Nítorí náà, ó ṣe pàtàkì láti mú kí ìwádìí lórí agbára ìdarí ooru gíga sí silicon carbide seramiki. Dídínkù ìwọ̀n atẹ́gùn lattice kù, mímú kí ìwọ̀n náà sunwọ̀n síi, àti ṣíṣàkóso ìpínkiri ìpele kejì nínú lattice jẹ́ àwọn ọ̀nà pàtàkì láti mú agbára ìdarí ooru ti àwọn ohun èlò seramiki silikoni carbide sunwọ̀n síi.
Lọ́wọ́lọ́wọ́, àwọn ìwádìí díẹ̀ ló wà lórí àwọn ohun èlò amọ̀ oníná tó ga ní silicon carbide ní orílẹ̀-èdè mi, àlàfo ńlá sì ṣì wà ní ìfiwéra pẹ̀lú ìpele àgbáyé. Àwọn ìtọ́ni ìwádìí ọjọ́ iwájú ní:
●Lágbára sí ìwádìí ìlànà ìṣètò ti lulú seramiki silikoni carbide. Ìpèsè lulú silikoni carbide oní-ẹ̀mí-ọlọ́rùn gíga, tí ó ní atẹ́gùn díẹ̀ ni ìpìlẹ̀ fún ìṣètò àwọn seramiki silikoni carbide oní-ẹ̀mí-ọlọ́rùn gíga;
● Mu àṣàyàn àwọn ohun èlò ìtọ́jú sínkì àti ìwádìí ìmọ̀-ẹ̀rọ tó jọ mọ́ ọn lágbára sí i;
●Mú kí ìwádìí àti ìdàgbàsókè àwọn ohun èlò ìfọṣọ tó ga jùlọ lágbára sí i. Nípa ṣíṣàkóso ìlànà ìfọṣọ láti gba ìrísí kékeré tó yẹ, ó jẹ́ ohun pàtàkì láti gba àwọn ohun èlò ìfọṣọ oníná tó ga tí wọ́n ń fi silicon carbide ṣe.
Àwọn ìgbésẹ̀ láti mú kí ìgbóná ooru ti àwọn ohun èlò amọ̀ silikoni carbide sunwọ̀n síi
Kókó pàtàkì láti mú kí agbára ìgbóná ti àwọn ohun èlò amọ̀ SiC sunwọ̀n síi ni láti dín ìpele ìtúká phonon kù kí o sì mú kí ọ̀nà tí ó wà ní ìwọ̀n phonon pọ̀ sí i. A óò mú agbára ìgbóná ti SiC sunwọ̀n síi nípa dídín ìwọ̀n porosity àti ààlà ọkà ti àwọn ohun èlò amọ̀ SiC kù, láti mú kí ìwẹ̀nùmọ́ àwọn ààlà ọkà SiC sunwọ̀n síi, láti dín àwọn àìmọ́ tàbí àbùkù lattice ti SiC kù, àti láti mú kí ohun èlò ìtúká ooru pọ̀ síi ní SiC. Lọ́wọ́lọ́wọ́, ṣíṣe àtúnṣe irú àti àkóónú àwọn ohun èlò amọ̀ sintering àti ìtọ́jú ooru gbígbóná gíga ni àwọn ọ̀nà pàtàkì láti mú agbára ìgbóná ti àwọn ohun èlò amọ̀ SiC sunwọ̀n síi.
① Ṣíṣe àtúnṣe irú àti àkóónú àwọn ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ sínter
Onírúurú àwọn ohun èlò ìdènà ni a sábà máa ń fi kún nígbà tí a bá ń pèsè àwọn ohun èlò ìdènà ooru gíga SiC. Lára wọn ni irú àti àkóónú àwọn ohun èlò ìdènà ooru ní ipa ńlá lórí ìdènà ooru ti àwọn ohun èlò ìdènà SiC. Fún àpẹẹrẹ, àwọn ohun èlò Al tàbí O nínú àwọn ohun èlò ìdènà sintering system Al2O3 rọrùn láti yọ́ sínú lattice SiC, èyí tí ó ń yọrí sí ààyè àti àbùkù, èyí tí ó ń yọrí sí ìbísí nínú ìtúká phonon. Ní àfikún, tí àkóónú àwọn ohun èlò ìdènà sintering bá kéré, ohun èlò náà ṣòro láti dẹ́kun àti láti pòpọ̀, nígbàtí àkóónú gíga ti àwọn ohun èlò ìdènà sintering yóò yọrí sí ìbísí nínú àwọn àìmọ́ àti àbùkù. Àwọn ohun èlò ìdènà sintering omi púpọ̀ jù lè dí ìdàgbàsókè àwọn ọkà SiC lọ́wọ́ kí ó sì dín ipa ọ̀nà ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ti àwọn phonon kù. Nítorí náà, láti lè pèsè àwọn ohun èlò ìdènà ooru gíga SiC, ó ṣe pàtàkì láti dín àkóónú àwọn ohun èlò ìdènà sintering kù bí ó ti ṣeé ṣe nígbà tí ó bá ń bá àwọn ohun tí a béèrè fún ìpele sintering mu, kí o sì gbìyànjú láti yan àwọn ohun èlò ìdènà tí ó ṣòro láti yọ́ nínú lattice SiC.
*Àwọn ohun ìní ooru ti àwọn seramiki SiC nígbà tí a bá fi àwọn ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ síntering mìíràn kún un
Lọ́wọ́lọ́wọ́, àwọn ohun èlò amọ̀ SiC tí a fi BeO ṣe gẹ́gẹ́ bí ohun èlò amọ̀ sintering ní agbára ìgbóná ooru yàrá tó pọ̀ jùlọ (270W·m-1·K-1). Síbẹ̀síbẹ̀, BeO jẹ́ ohun èlò tó léwu gan-an tí ó sì lè fa àrùn jẹjẹrẹ, kò sì yẹ fún lílò káàkiri ní àwọn ilé ìwádìí tàbí àwọn pápá iṣẹ́. Ibùdó eutectic tó kéré jùlọ nínú ètò Y2O3-Al2O3 jẹ́ 1760℃, èyí tí ó jẹ́ ìrànlọ́wọ́ ìṣàn omi fún àwọn ohun èlò amọ̀ SiC. Ṣùgbọ́n, níwọ̀n ìgbà tí Al3+ ti rọrùn láti yọ́ sínú àtìlásì SiC, nígbà tí a bá lo ètò yìí gẹ́gẹ́ bí ohun èlò amọ̀ sintering, agbára ìṣàn ooru yàrá ti àwọn ohun èlò amọ̀ SiC kò tó 200W·m-1·K-1.
Àwọn èròjà ilẹ̀ tó ṣọ̀wọ́n bíi Y, Sm, Sc, Gd àti La kò rọrùn láti yọ́ nínú SiC lattice, wọ́n sì ní afẹ́fẹ́ oxygen tó ga, èyí tó lè dín ìwọ̀n afẹ́fẹ́ oxygen nínú SiC lattice kù dáadáa. Nítorí náà, ètò Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) jẹ́ ohun èlò ìtọ́jú síntering tó wọ́pọ̀ fún ṣíṣètò àwọn ohun èlò amọ̀ SiC tó ga (>200W·m-1·K-1). Bí a bá wo ètò Y2O3-Sc2O3 gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ, iye ìyàtọ̀ ion ti Y3+ àti Si4+ tóbi, àwọn méjèèjì kò sì gba omi líle. Ìyọnu Sc nínú SiC mímọ́ ní 1800~2600℃ kéré, ó tó (2~3)×1017atoms·cm-3.
② Itọju ooru otutu giga
Ìtọ́jú ooru otutu giga ti awọn seramiki SiC ṣe iranlọwọ lati yọkuro awọn abawọn lattice, awọn yiyọ kuro ati awọn wahala iyokù, igbelaruge iyipada eto ti awọn ohun elo amorphous kan si awọn kirisita, ati irẹwẹsi ipa itankale phonon. Ni afikun, itọju ooru otutu giga le ṣe igbelaruge idagbasoke awọn irugbin SiC ni imunadoko, ati nikẹhin mu awọn agbara ooru ti ohun elo naa dara si. Fun apẹẹrẹ, lẹhin itọju ooru otutu giga ni 1950°C, iye itankale ooru ti awọn seramiki SiC pọ si lati 83.03mm2·s-1 si 89.50mm2·s-1, ati agbara ooru iwọn otutu yara pọ si lati 180.94W·m-1·K-1 si 192.17W·m-1·K-1. Itọju ooru otutu giga mu agbara deoxidation ti iranlọwọ sintering lori dada SiC ati lattice dara si daradara, ati jẹ ki asopọ laarin awọn irugbin SiC le nira sii. Lẹhin itọju ooru otutu giga, agbara ooru yara-iwọn otutu ti awọn seramiki SiC ti ni ilọsiwaju pupọ.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Kẹ̀wàá-24-2024