Hazırda,silisium karbid (SiC)daxili və xaricdə fəal şəkildə öyrənilən istilik keçirici keramika materialıdır. SiC-nin nəzəri istilik keçiriciliyi çox yüksəkdir və bəzi kristal formaları 270W/mK-a çata bilər ki, bu da artıq keçirici olmayan materiallar arasında liderdir. Məsələn, SiC istilik keçiriciliyinin tətbiqi yarımkeçirici cihazların substrat materiallarında, yüksək istilik keçiriciliyi olan keramika materiallarında, yarımkeçiricilərin emalı üçün qızdırıcılar və qızdırıcı plitələrdə, nüvə yanacağı üçün kapsul materiallarında və kompressor nasosları üçün qaz sızdırmazlıq halqalarında görülə bilər.
tətbiqisilisium karbidyarımkeçirici sahəsində
Taşlama diskləri və qurğular yarımkeçirici sənayesində silikon vafli istehsalı üçün vacib texnoloji avadanlıqdır. Taşlama diski çuqun və ya karbon poladdan hazırlanırsa, onun xidmət müddəti qısadır və istilik genişlənmə əmsalı böyükdür. Silikon vaflilərin emalı zamanı, xüsusən də yüksək sürətli üyüdülmə və ya cilalama zamanı daşlama diskinin aşınması və istilik deformasiyası səbəbindən silikon vaflinin düzlüyünə və paralelliyinə zəmanət vermək çətindir. Taşlama diskindən hazırlanmışdırsilisium karbid keramikayüksək sərtliyinə görə aşağı aşınmaya malikdir və onun istilik genişlənmə əmsalı əsasən silikon vaflilərlə eynidir, ona görə də yüksək sürətlə üyüdülə və cilalana bilər.
Bundan əlavə, silikon vafli istehsal edildikdə, onlar yüksək temperaturda istilik müalicəsinə məruz qalmalıdırlar və çox vaxt silisium karbid qurğularından istifadə edərək daşınırlar. Onlar istiliyə davamlıdırlar və dağıdıcı deyillər. Performansı artırmaq, vaflinin zədələnməsini azaltmaq və çirklənmənin yayılmasının qarşısını almaq üçün səthə almaza bənzər karbon (DLC) və digər örtüklər tətbiq oluna bilər.
Bundan əlavə, üçüncü nəsil geniş diapazonlu yarımkeçirici materialların nümayəndəsi olaraq, silisium karbid monokristal materialları böyük bant genişliyi (Si-dən təxminən 3 dəfə), yüksək istilik keçiriciliyi (Si-dən təxminən 3,3 dəfə və ya 10 dəfə) kimi xüsusiyyətlərə malikdir. GaAs, yüksək elektron doyma miqrasiya sürəti (Si-dən təxminən 2,5 dəfə) və yüksək parçalanma elektrik sahəsi (təxminən Si-dən 10 dəfə və ya GaAs-dan 5 dəfə). SiC cihazları praktik tətbiqlərdə ənənəvi yarımkeçirici material cihazlarının qüsurlarını düzəldir və tədricən güc yarımkeçiricilərinin əsas axınına çevrilir.
Yüksək istilik keçiriciliyi olan silisium karbid keramikalarına tələbat kəskin şəkildə artmışdır
Elm və texnologiyanın davamlı inkişafı ilə yarımkeçiricilər sahəsində silisium karbid keramikasının tətbiqinə tələbat kəskin şəkildə artdı və yüksək istilik keçiriciliyi onun yarımkeçirici istehsal avadanlıqlarının komponentlərində tətbiqi üçün əsas göstəricidir. Buna görə də, yüksək istilik keçiriciliyi olan silisium karbid keramika üzərində tədqiqatları gücləndirmək çox vacibdir. Şəbəkənin oksigen tərkibinin azaldılması, sıxlığın yaxşılaşdırılması və ikinci fazanın qəfəsdə paylanmasının əsaslı şəkildə tənzimlənməsi silisium karbid keramikasının istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırmaq üçün əsas üsullardır.
Hazırda mənim ölkəmdə yüksək istilik keçiriciliyi olan silisium karbid keramika ilə bağlı tədqiqatlar azdır və dünya səviyyəsi ilə müqayisədə hələ də böyük boşluq var. Gələcək tədqiqat istiqamətlərinə aşağıdakılar daxildir:
●Silisium karbid keramika tozunun hazırlanması prosesinin tədqiqini gücləndirin. Yüksək təmizlikli, aşağı oksigenli silisium karbid tozunun hazırlanması yüksək istilik keçiriciliyi olan silisium karbid keramikasının hazırlanması üçün əsasdır;
● Sinterləmə vasitələrinin seçimini və müvafiq nəzəri tədqiqatları gücləndirmək;
●Yüksək səviyyəli sinterləmə avadanlığının tədqiqi və inkişafının gücləndirilməsi. Ağlabatan bir mikro quruluş əldə etmək üçün sinterləmə prosesini tənzimləməklə, yüksək istilik keçiriciliyi olan silisium karbid keramika əldə etmək üçün zəruri şərtdir.
Silikon karbid keramikalarının istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırmaq üçün tədbirlər
SiC keramikasının istilik keçiriciliyinin yaxşılaşdırılmasının açarı fononun səpilmə tezliyini azaltmaq və fononun orta sərbəst yolunu artırmaqdır. SiC-nin istilik keçiriciliyi SiC keramikasının məsaməliliyini və taxıl sərhədi sıxlığını azaltmaqla, SiC taxıl sərhədlərinin saflığını yaxşılaşdırmaqla, SiC qəfəsli çirkləri və ya şəbəkə qüsurlarını azaltmaqla və SiC-də istilik axınının ötürülməsi daşıyıcısını artırmaqla effektiv şəkildə yaxşılaşdırılacaqdır. Hazırda SiC keramikasının istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırmaq üçün sinterləmə vasitələrinin növünün və tərkibinin optimallaşdırılması və yüksək temperaturda istilik müalicəsi əsas tədbirlərdir.
① Sinterləmə vasitələrinin növünün və məzmununun optimallaşdırılması
Yüksək istilik keçiriciliyi olan SiC keramika hazırlayarkən tez-tez müxtəlif sinterləmə köməkçiləri əlavə olunur. Onların arasında sinterləmə vasitələrinin növü və tərkibi SiC keramikasının istilik keçiriciliyinə böyük təsir göstərir. Məsələn, Al2O3 sisteminin sinterləmə vasitələrinin tərkibindəki Al və ya O elementləri asanlıqla SiC qəfəsinə həll olunur, nəticədə boşluqlar və qüsurlar yaranır ki, bu da fononun səpilmə tezliyinin artmasına səbəb olur. Bundan əlavə, sinterləmə vasitələrinin tərkibi aşağı olarsa, materialın sinterlənməsi və sıxlaşması çətinləşir, eyni zamanda sinterləmə köməkçilərinin yüksək tərkibi çirklərin və qüsurların artmasına səbəb olacaqdır. Həddindən artıq maye fazalı sinterləmə vasitələri də SiC taxıllarının böyüməsini maneə törədə və fononların orta sərbəst yolunu azalda bilər. Buna görə də yüksək istilik keçiriciliyi olan SiC keramika hazırlamaq üçün sinterləmə sıxlığının tələblərinə cavab verməklə, tərkibindəki sinterləmə vasitələrinin tərkibini mümkün qədər azaltmaq və SiC qəfəslərində çətin həll olunan sinterləmə köməkçilərini seçməyə çalışmaq lazımdır.
*Müxtəlif sinterləmə köməkçiləri əlavə edildikdə SiC keramikasının istilik xüsusiyyətləri
Hal-hazırda, sinterləmə köməkçisi kimi BeO ilə sinterlənmiş isti preslənmiş SiC keramikaları maksimum otaq temperaturunda istilik keçiriciliyinə (270W · m-1 · K-1) malikdir. Bununla belə, BeO yüksək zəhərli materialdır və kanserogendir və laboratoriyalarda və ya sənaye sahələrində geniş tətbiq üçün uyğun deyil. Y2O3-Al2O3 sisteminin ən aşağı evtektik nöqtəsi SiC keramika üçün ümumi maye fazalı sinterləmə köməkçisi olan 1760 ℃-dir. Bununla belə, Al3+ asanlıqla SiC şəbəkəsində həll olunduğundan, bu sistem sinterləmə köməkçisi kimi istifadə edildikdə, SiC keramikasının otaq temperaturunda istilik keçiriciliyi 200W·m-1·K-1-dən az olur.
Y, Sm, Sc, Gd və La kimi nadir torpaq elementləri SiC qəfəslərində asanlıqla həll olunmur və yüksək oksigen yaxınlığına malikdir, bu da SiC qəfəsinin oksigen tərkibini effektiv şəkildə azalda bilər. Buna görə də, Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) sistemi yüksək istilik keçiriciliyi (>200W·m-1·K-1) SiC keramika hazırlamaq üçün ümumi sinterləmə köməkçisidir. Y2O3-Sc2O3 sisteminin sinterləmə yardımını nümunə kimi götürsək, Y3+ və Si4+ ionlarının sapma dəyəri böyükdür və ikisi bərk məhluldan keçmir. 1800~2600℃-də Sc-nin təmiz SiC-də həllolma qabiliyyəti kiçikdir, təxminən (2~3)×1017atom·sm-3.
② Yüksək temperaturlu istilik müalicəsi
SiC keramikasının yüksək temperaturda istilik müalicəsi şəbəkə qüsurlarını, dislokasiyaları və qalıq gərginlikləri aradan qaldırmaq, bəzi amorf materialların kristallara struktur çevrilməsini təşviq etmək və fonon səpilmə təsirini zəiflətmək üçün əlverişlidir. Bundan əlavə, yüksək temperaturlu istilik müalicəsi SiC taxıllarının böyüməsini effektiv şəkildə təşviq edə bilər və nəticədə materialın istilik xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər. Məsələn, 1950°C-də yüksək temperaturda istilik müalicəsindən sonra SiC keramikasının istilik diffuziya əmsalı 83.03mm2·s-1-dən 89.50mm2·s-1-ə, otaq temperaturunda istilik keçiriciliyi isə 180.94W·m-dən artmışdır. -1·K-1-dən 192.17W·m-1·K-1-ə qədər. Yüksək temperaturda istilik müalicəsi SiC səthində və qəfəsdə sinterləmə yardımının deoksidləşmə qabiliyyətini effektiv şəkildə yaxşılaşdırır və SiC taxılları arasında əlaqəni daha sıx edir. Yüksək temperaturlu istilik müalicəsindən sonra SiC keramikasının otaq temperaturunda istilik keçiriciliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıldı.
Göndərmə vaxtı: 24 oktyabr 2024-cü il