Sa pagkakaron,silicon carbide (SiC)usa ka thermally conductive ceramic nga materyal nga aktibo nga gitun-an sa balay ug sa gawas sa nasud. Ang teoretikal nga thermal conductivity sa SiC taas kaayo, ug ang pipila ka mga kristal nga porma mahimong moabot sa 270W / mK, nga usa na ka lider sa mga non-conductive nga materyales. Pananglitan, ang paggamit sa SiC thermal conductivity makita sa substrate nga mga materyales sa semiconductor device, taas nga thermal conductivity ceramic nga mga materyales, mga heaters ug heating plates alang sa pagproseso sa semiconductor, capsule materials alang sa nuclear fuel, ug gas sealing rings para sa compressor pump.
Aplikasyon sasilicon carbidesa natad sa semiconductor
Ang paggaling sa mga disc ug mga fixture hinungdanon nga kagamitan sa proseso alang sa produksiyon sa silicon wafer sa industriya sa semiconductor. Kung ang grinding disc gama sa cast iron o carbon steel, ang kinabuhi sa serbisyo niini mubo ug ang thermal expansion coefficient niini dako. Atol sa pagproseso sa mga silicon wafers, ilabi na sa panahon sa high-speed grinding o polishing, tungod sa pagsul-ob ug thermal deformation sa grinding disc, ang flatness ug parallelism sa silicon wafer lisud nga garantiya. Ang grinding disc nga gihimo sasilicon carbide seramikoadunay ubos nga pagsul-ob tungod sa taas nga katig-a niini, ug ang thermal expansion coefficient niini parehas ra sa mga wafer sa silicon, aron kini mahimong yuta ug gipasinaw sa taas nga tulin.
Dugang pa, kung gihimo ang mga wafer sa silicon, kinahanglan nila nga moagi sa taas nga temperatura nga pagtambal sa kainit ug kanunay nga gidala gamit ang mga fixture sa silicon carbide. Sila mao ang kainit-resistant ug dili makadaot. Ang sama sa diamante nga carbon (DLC) ug uban pang mga coat mahimong magamit sa ibabaw aron mapauswag ang pasundayag, makunhuran ang kadaot sa wafer, ug mapugngan ang kontaminasyon sa pagkaylap.
Dugang pa, isip usa ka representante sa ikatulo nga henerasyon nga lapad nga bandgap nga semiconductor nga mga materyales, ang silicon carbide nga single nga kristal nga mga materyales adunay mga kabtangan sama sa dako nga bandgap width (mga 3 ka beses nga sa Si), taas nga thermal conductivity (mga 3.3 ka beses nga sa Si o 10 ka beses nga sa GaAs), taas nga electron saturation migration rate (mga 2.5 ka pilo sa Si) ug taas nga pagkaguba sa electric field (mga 10 ka pilo sa Si o 5 ka pilo sa GaAs). Ang mga aparato sa SiC naglangkob sa mga depekto sa tradisyonal nga mga aparato nga materyal nga semiconductor sa praktikal nga mga aplikasyon ug anam-anam nga nahimong panguna nga mga semiconductor sa kuryente.
Ang panginahanglan alang sa taas nga thermal conductivity silicon carbide ceramics miuswag pag-ayo
Sa padayon nga pag-uswag sa siyensya ug teknolohiya, ang panginahanglan alang sa aplikasyon sa silicon carbide ceramics sa semiconductor field miuswag pag-ayo, ug ang taas nga thermal conductivity usa ka hinungdanon nga timailhan alang sa aplikasyon niini sa mga sangkap sa kagamitan sa paghimo sa semiconductor. Busa, hinungdanon nga palig-onon ang panukiduki bahin sa taas nga thermal conductivity silicon carbide ceramics. Ang pagkunhod sa sulud sa oxygen sa lattice, pagpaayo sa densidad, ug makatarunganon nga pag-regulate sa pag-apod-apod sa ikaduhang hugna sa lattice mao ang mga nag-unang pamaagi aron mapaayo ang thermal conductivity sa silicon carbide ceramics.
Sa pagkakaron, adunay pipila ka mga pagtuon sa taas nga thermal conductivity silicon carbide ceramics sa akong nasud, ug adunay usa ka dako nga gintang kon itandi sa lebel sa kalibutan. Ang umaabot nga mga direksyon sa panukiduki naglakip sa:
●Pagpalig-on sa proseso sa pagpangandam research sa silicon carbide ceramic powder. Ang pag-andam sa high-purity, low-oxygen silicon carbide powder mao ang basehan alang sa pag-andam sa taas nga thermal conductivity silicon carbide ceramics;
● Pagpalig-on sa pagpili sa mga tabang sa sintering ug may kalabutan nga teoretikal nga panukiduki;
●Pagpalig-on sa panukiduki ug pagpalambo sa mga high-end nga kagamitan sa sintering. Pinaagi sa pag-regulate sa proseso sa sintering aron makakuha usa ka makatarunganon nga microstructure, kini usa ka kinahanglanon nga kondisyon aron makuha ang taas nga thermal conductivity silicon carbide ceramics.
Mga lakang aron mapaayo ang thermal conductivity sa silicon carbide ceramics
Ang yawe sa pagpalambo sa thermal conductivity sa SiC ceramics mao ang pagpakunhod sa phonon scattering frequency ug pagdugang sa phonon mean free path. Ang thermal conductivity sa SiC epektibo nga mapauswag pinaagi sa pagkunhod sa porosity ug grain boundary density sa SiC ceramics, pagpaayo sa kaputli sa SiC grain boundaries, pagkunhod sa SiC lattice impurities o lattice defects, ug pagdugang sa heat flow transmission carrier sa SiC. Sa pagkakaron, ang pag-optimize sa tipo ug sulod sa sintering aid ug high-temperature heat treatment mao ang nag-unang mga lakang aron mapalambo ang thermal conductivity sa SiC ceramics.
① Pag-optimize sa tipo ug sulud sa mga tabang sa sintering
Ang lainlaing mga tabang sa sintering kanunay nga gidugang kung nag-andam sa taas nga thermal conductivity nga SiC ceramics. Lakip niini, ang tipo ug sulud sa mga tabang sa sintering adunay dako nga impluwensya sa thermal conductivity sa SiC ceramics. Pananglitan, ang Al o O nga mga elemento sa Al2O3 system sintering aids dali nga matunaw sa SiC lattice, nga moresulta sa mga bakante ug mga depekto, nga mosangpot sa pagtaas sa frequency sa pagsabwag sa phonon. Dugang pa, kung ubos ang sulud sa mga tabang sa sintering, lisud ang pag-sinter ug densify ang materyal, samtang ang taas nga sulud sa mga tabang sa sintering mosangput sa pagtaas sa mga hugaw ug mga depekto. Ang sobra nga liquid phase sintering aids mahimo usab nga makapugong sa pagtubo sa SiC grains ug makapakunhod sa mean free path sa mga phonon. Busa, aron sa pag-andam sa taas nga thermal conductivity SiC ceramics, gikinahanglan ang pagpakunhod sa sulod sa sintering aid kutob sa mahimo samtang nagtagbo sa mga kinahanglanon sa sintering density, ug pagsulay sa pagpili sa sintering aid nga lisud matunaw sa SiC lattice.
*Thermal nga mga kabtangan sa SiC ceramics kung ang lainlaing mga tabang sa sintering idugang
Sa pagkakaron, ang hot-pressed SiC ceramics nga sintered sa BeO isip sintering aid adunay pinakataas nga room-temperature thermal conductivity (270W·m-1·K-1). Bisan pa, ang BeO usa ka labi ka makahilo nga materyal ug carcinogenic, ug dili angay alang sa kaylap nga aplikasyon sa mga laboratoryo o natad sa industriya. Ang pinakaubos nga eutectic nga punto sa Y2O3-Al2O3 nga sistema mao ang 1760 ℃, nga usa ka komon nga liquid-phase sintering aid alang sa SiC ceramics. Bisan pa, tungod kay ang Al3 + dali nga matunaw sa SiC lattice, kung kini nga sistema gigamit ingon usa ka tabang sa sintering, ang temperatura sa kwarto nga thermal conductivity sa SiC ceramics dili moubos sa 200W·m-1·K-1.
Ang talagsaon nga mga elemento sa yuta sama sa Y, Sm, Sc, Gd ug La dili dali matunaw sa SiC lattice ug adunay taas nga oxygen affinity, nga epektibo nga makapakunhod sa oxygen nga sulod sa SiC lattice. Busa, ang Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) nga sistema kay komon nga sintering aid para sa pag-andam ug taas nga thermal conductivity (>200W·m-1·K-1) SiC ceramics. Ang pagkuha sa Y2O3-Sc2O3 system sintering aid isip usa ka pananglitan, ang ion deviation value sa Y3+ ug Si4+ dako, ug ang duha wala moagi ug solidong solusyon. Ang solubility sa Sc sa lunsay nga SiC sa 1800 ~ 2600 ℃ gamay, mga (2 ~ 3) × 1017atoms · cm-3.
② Taas nga temperatura nga pagtambal sa kainit
Ang taas nga temperatura sa kainit nga pagtambal sa SiC ceramics makatabang sa pagwagtang sa mga depekto sa lattice, dislokasyon ug nahabilin nga mga stress, pagpasiugda sa pagbag-o sa istruktura sa pipila ka mga amorphous nga materyales ngadto sa mga kristal, ug pagpahuyang sa epekto sa pagsabwag sa phonon. Dugang pa, ang taas nga temperatura nga pagtambal sa kainit epektibo nga makapauswag sa pagtubo sa mga lugas sa SiC, ug sa katapusan mapauswag ang mga thermal nga kabtangan sa materyal. Pananglitan, human sa taas nga temperatura nga pagtambal sa kainit sa 1950 ° C, ang thermal diffusion coefficient sa SiC ceramics misaka gikan sa 83.03mm2·s-1 ngadto sa 89.50mm2·s-1, ug ang room-temperature thermal conductivity misaka gikan sa 180.94W·m -1·K-1 hangtod 192.17W·m-1·K-1. Ang taas nga temperatura nga pagtambal sa kainit epektibo nga nagpauswag sa abilidad sa deoxidation sa sintering aid sa ibabaw sa SiC ug lattice, ug naghimo sa koneksyon tali sa mga lugas sa SiC nga mas hugot. Pagkahuman sa taas nga temperatura nga pagtambal sa kainit, ang temperatura sa kwarto nga thermal conductivity sa SiC ceramics labi nga gipauswag.
Oras sa pag-post: Okt-24-2024