Attualmente,carbure de silicium (SiC)hè un materiale ceramicu cunduttivu termale chì hè studiatu attivamente in casa è à l'esteru. A conductività termale teorica di SiC hè assai alta, è alcune forme di cristalli ponu ghjunghje à 270W / mK, chì hè digià un capu trà i materiali non-conduttivi. Per esempiu, l'applicazione di a conduttività termale SiC pò esse vistu in i materiali di sustrato di i dispositi semiconduttori, i materiali ceramichi di alta conduttività termale, i riscaldatori è i piatti di riscaldamentu per u processu di semiconductor, i materiali di capsule per u carburante nucleare è l'anelli di sigillatura di gas per pompe di compressore.
Applicazione dicarburu di siliciuin u campu di i semiconduttori
I dischi di macinazione è l'attrezzi sò impurtanti equipaghji di prucessu per a produzzione di wafer di siliciu in l'industria di i semiconduttori. Se u discu di macinazione hè fattu di ghisa o azzaru di carbone, a so vita di serviziu hè corta è u so coefficient di espansione termale hè grande. Durante a trasfurmazioni di l'oble di siliciu, soprattuttu durante a mola o lucidatura à alta velocità, per via di l'usura è a deformazione termale di u discu di sgrossatura, a piattezza è u parallelismu di l'oblea di siliciu sò difficiuli di guarantisci. U discu di macinazione fattu diceramica di carburu di siliciuhà una usura bassa per via di a so alta durezza, è u so coefficient di espansione termale hè basicamente uguale à quellu di i wafers di silicium, cusì pò esse macinatu è lucidatu à alta velocità.
Inoltre, quandu i wafers di siliciu sò pruduciuti, anu bisognu di trattamentu termale à alta temperatura è sò spessu trasportati cù l'apparecchi di carburu di silicium. Sò resistenti à u calore è micca distruttivi. U carbone di diamante (DLC) è altri rivestimenti ponu esse appiicati nantu à a superficia per rinfurzà u rendiment, alleviate i danni di wafer, è impediscenu a contaminazione da sparghje.
Inoltre, cum'è un rappresentante di i materiali semiconduttori à banda larga di terza generazione, i materiali di carburu di silicuu unicu cristallu anu pruprietà cum'è una larga banda larga (circa 3 volte quella di Si), una alta conduttività termale (circa 3,3 volte quella di Si o 10 volte). quella di GaAs), un altu tassu di migrazione di saturazione di l'elettroni (circa 2,5 volte quellu di Si) è un altu campu elettricu di rottura (circa 10 volte quellu di Si o 5 volte quella di GaAs). I dispusitivi SiC custituiscenu i difetti di i dispositi tradiziunali di materiale semiconductor in applicazioni pratiche è diventanu gradualmente u mainstream di i semiconduttori di putenza.
A dumanda di ceramica di carburu di siliciu di alta conduttività termale hè aumentata drasticamente
Cù u sviluppu cuntinuu di a scienza è a tecnulugia, a dumanda per l'applicazione di ceramica di carburu di siliciu in u campu di i semiconduttori hè aumentata drasticamente, è l'alta conduttività termale hè un indicatore chjave per a so applicazione in i cumpunenti di l'equipaggiu di fabricazione di semiconduttori. Dunque, hè cruciale per rinfurzà a ricerca nantu à a ceramica di carburu di siliciu à alta conduttività termale. A riduzzione di u cuntenutu di l'ossigenu di lattice, a migliurà a densità, è a regulazione ragiunate di a distribuzione di a seconda fase in u lattice sò i metudi principali per migliurà a conduttività termale di a ceramica di carburu di siliciu.
Attualmente, ci sò pocu studii nantu à a ceramica di carburu di siliciu di alta conductibilità termale in u mo paese, è ci hè sempre una grande gap cumparatu cù u livellu mundiale. E direzzione di ricerca futura includenu:
●Strengthen u prucessu di preparazione di ricerca di carbure di silicium in polvere ceramica. A preparazione di polveri di carburu di siliciu d'alta purezza è pocu ossigenu hè a basa per a preparazione di ceramica di carburu di siliciu di alta conductibilità termale;
● Rinfurzà a selezzione di l'aiuti di sinterizzazione è a ricerca teorica cunnessa;
●Strengthen a ricerca è u sviluppu di high-end equipaggiu sintering. Regulendu u prucessu di sinterizzazione per ottene una microstruttura raghjone, hè una cundizione necessaria per ottene ceramica di carburu di silicuu di alta conduttività termale.
Misure per migliurà a conduttività termale di a ceramica di carburu di siliciu
A chjave per migliurà a conduttività termale di a ceramica SiC hè di riduce a freccia di scattering di u fonone è di aumentà a strada libera di u fonone. A conductività termale di SiC serà effittivamenti migliurata riducendu a porosità è a densità di u granu di u granu di a ceramica SiC, migliurà a purità di i limiti di granu SiC, riducendu impurità di reticulu SiC o difetti di reticulu, è aumentendu u trasportatore di trasmissione di flussu di calore in SiC. Attualmente, l'ottimisazione di u tipu è u cuntenutu di l'aiuti di sinterizzazione è u trattamentu termale à alta temperatura sò i principali misure per migliurà a conduttività termale di a ceramica SiC.
① Ottimisazione di u tipu è u cuntenutu di l'aiuti di sinterizzazione
Diversi aiuti di sinterizzazione sò spessu aghjuntu quandu si preparanu ceramica SiC à alta conductibilità termale. Frà elli, u tipu è u cuntenutu di l'aiuti di sinterizzazione anu una grande influenza nantu à a conduttività termale di a ceramica SiC. Per esempiu, l'elementi Al o O in l'aiuti di sinterizzazione di u sistema Al2O3 sò facilmente dissoluti in u lattice SiC, risultatu in vacanti è difetti, chì porta à un aumentu di a freccia di scattering di fonone. Inoltre, se u cuntenutu di l'aiuti di sinterizazione hè bassu, u materiale hè difficiule di sinterisce è di densificà, mentri un altu cuntenutu di l'aiuti di sinterizzazione portanu à un incrementu di impurità è difetti. L'aiuti di sinterizzazione in fase liquida eccessiva ponu ancu inibisce a crescita di grani di SiC è riduce u percorsu liberu mediu di i fononi. Dunque, per preparà a ceramica SiC di alta conductività termale, hè necessariu di riduce u cuntenutu di l'aiuti di sinterizazione quantu pussibule mentre risponde à i requisiti di a densità di sinterizzazione, è pruvate à sceglie l'aiuti di sinterizazione chì sò difficiuli di dissolve in u lattice SiC.
* Proprietà termiche di a ceramica SiC quandu sò aghjuntu diversi aiuti di sinterizzazione
Attualmente, a ceramica SiC pressata à caldu sinterizzata cù BeO cum'è un aiutu di sinterizazione anu a conduttività termale massima a temperatura ambiente (270W·m-1·K-1). Tuttavia, BeO hè un materiale altamente tossicu è carcinogenicu, è ùn hè micca adattatu per l'applicazione diffusa in laboratori o campi industriali. U puntu eutecticu più bassu di u sistema Y2O3-Al2O3 hè 1760 ℃, chì hè un aiutu cumune di sinterizzazione in fase liquida per a ceramica SiC. In ogni casu, postu chì Al3 + hè facilmente dissolutu in u lattice SiC, quandu stu sistema hè utilizatu com'è aiutu di sinterizzazione, a cunduttività termale di a temperatura di a stanza di a ceramica SiC hè menu di 200W·m-1·K-1.
Elementi di a terra rara cum'è Y, Sm, Sc, Gd è La ùn sò micca facilmente solubili in u lattice SiC è anu una alta affinità di l'ossigenu, chì ponu efficacemente riduce u cuntenutu di l'ossigenu di u lattice SiC. Dunque, u sistema Y2O3-RE2O3 (RE = Sm, Sc, Gd, La) hè un aiutu di sinterizazione cumuni per a preparazione di ceramica SiC di alta conductività termale (> 200W·m-1·K-1). Pigliendu l'aiutu di sinterizazione di u sistema Y2O3-Sc2O3 cum'è un esempiu, u valore di deviazione ionica di Y3 + è Si4 + hè grande, è i dui ùn sò micca sottumessi solu suluzione solida. A solubilità di Sc in SiC pura à 1800 ~ 2600 ℃ hè chjuca, circa (2 ~ 3) × 1017 atomi · cm-3.
② Trattamentu termicu à alta temperatura
U trattamentu termicu à alta temperatura di a ceramica SiC hè favurèvule à eliminà i difetti di lattice, dislocazioni è stress residuali, prumove a trasfurmazioni strutturali di certi materiali amorfi in cristalli, è indebolisce l'effettu di scattering di fonone. Inoltre, u trattamentu termale à alta temperatura pò prumove in modu efficace a crescita di grani SiC, è infine migliurà e proprietà termali di u materiale. Per esempiu, dopu à u trattamentu termale d'alta temperatura à 1950 ° C, u coefficient di diffusione termale di a ceramica SiC hà aumentatu da 83.03mm2·s-1 à 89.50mm2·s-1, è a cunduttività termale a temperatura di l'ambienti cresce da 180.94W·m. -1·K-1 à 192,17W·m-1·K-1. U trattamentu termale à alta temperatura migliora in modu efficace l'abilità di disossidazione di l'aiutu di sinterizzazione nantu à a superficia di SiC è u lattice, è rende a cunnessione trà i grani di SiC più strettu. Dopu un trattamentu termale à alta temperatura, a cunduttività termale di a temperatura di l'ambienti di a ceramica SiC hè stata migliurata significativamente.
Tempu di post: 24-oct-2024