Moderne C-, N-, B- und andere nichtoxidische feuerfeste High-Tech-Rohstoffe, bei Atmosphärendruck gesintertes Siliziumkarbid sind umfangreich und wirtschaftlich und können als Schmirgel oder feuerfester Sand bezeichnet werden. Reines Siliziumkarbid ist ein farbloser transparenter Kristall. Was sind also die Materialstruktur und die Eigenschaften von Siliziumkarbid?
Gesintertes Siliziumkarbid unter Atmosphärendruck
Materialstruktur von bei Atmosphärendruck gesintertem Siliziumkarbid:
Das in der Industrie verwendete atmosphärisch druckgesinterte Siliziumkarbid ist je nach Art und Gehalt der Verunreinigungen hellgelb, grün, blau und schwarz, und die Reinheit ist unterschiedlich und die Transparenz ist unterschiedlich. Die Siliziumkarbid-Kristallstruktur ist in sechs- oder rautenförmiges Plutonium und kubisches Plutonium unterteilt. Aufgrund der unterschiedlichen Stapelreihenfolge der Kohlenstoff- und Siliziumatome in der Kristallstruktur weist Plutonium eine Vielzahl von Verformungen auf. Es wurden mehr als 70 Arten von Verformungen gefunden. Beta-SIC wandelt sich oberhalb von 2100 in Alpha-SIC um. Im industriellen Prozess wird Siliziumkarbid mit hochwertigem Quarzsand und Petrolkoks in einem Widerstandsofen veredelt. Raffinierte Siliziumkarbidblöcke werden zerkleinert, durch Säure-Base-Reinigung, magnetische Trennung, Siebung oder Wasserselektion hergestellt, um Produkte unterschiedlicher Partikelgröße herzustellen.
Materialeigenschaften von bei Atmosphärendruck gesintertem Siliziumkarbid:
Siliziumkarbid weist eine gute chemische Stabilität, Wärmeleitfähigkeit, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine gute Verschleißfestigkeit auf, so dass es neben der abrasiven Verwendung viele Verwendungsmöglichkeiten gibt: Beispielsweise wird das Siliziumkarbidpulver auf die Innenwand des Turbinenlaufrads oder des Zylinderblocks aufgetragen Ein spezielles Verfahren, das die Verschleißfestigkeit verbessern und die Lebensdauer um das 1- bis 2-fache verlängern kann. Hergestellt aus hitzebeständigen, kleinen Abmessungen, geringem Gewicht und hoher Festigkeit aus hochwertigen feuerfesten Materialien, ist die Energieeffizienz sehr gut. Minderwertiges Siliziumkarbid (einschließlich etwa 85 % SiC) ist ein hervorragendes Desoxidationsmittel zur Erhöhung der Stahlherstellungsgeschwindigkeit und zur einfachen Steuerung der chemischen Zusammensetzung zur Verbesserung der Stahlqualität. Darüber hinaus wird bei Atmosphärendruck gesintertes Siliziumkarbid auch häufig bei der Herstellung elektrischer Teile aus Siliziumkohlenstoffstäben verwendet.
Siliziumkarbid ist sehr hart. Die Morsehärte beträgt 9,5 und liegt damit nur hinter dem harten Diamanten der Welt (10). Er ist ein Halbleiter mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit und kann bei hohen Temperaturen Oxidation widerstehen. Siliziumkarbid hat mindestens 70 kristalline Typen. Plutonium-Siliziumkarbid ist ein häufiges Isomer, das sich bei Temperaturen über 2000 bildet und eine hexagonale Kristallstruktur aufweist (ähnlich Wurtzit). Gesintertes Siliziumkarbid unter Atmosphärendruck
Anwendung von Siliziumkarbid in der Halbleiterindustrie
Die Siliziumkarbid-Halbleiterindustriekette umfasst hauptsächlich hochreines Siliziumkarbidpulver, Einkristallsubstrate, Epitaxiefolien, Leistungskomponenten, Modulverpackungen und Anschlussanwendungen.
1. Einkristallsubstrat Einkristallsubstrat ist ein Halbleiterträgermaterial, ein leitfähiges Material und ein epitaktisches Wachstumssubstrat. Derzeit umfassen die Züchtungsmethoden für SiC-Einkristalle das physikalische Dampftransferverfahren (PVT-Verfahren), das Flüssigphasenverfahren (LPE-Verfahren) und das chemische Hochtemperatur-Gasphasenabscheidungsverfahren (HTCVD-Verfahren). Gesintertes Siliziumkarbid unter Atmosphärendruck
2. Epitaxiefolie Siliziumkarbid-Epitaxiefolie, Siliziumkarbidfolie, Einkristallfilm (Epitaxieschicht) mit der gleichen Richtung wie der Substratkristall, der bestimmte Anforderungen an das Siliziumkarbidsubstrat stellt. In praktischen Anwendungen werden Halbleiterbauelemente mit großer Bandlücke fast ausschließlich in der Epitaxieschicht hergestellt, und der Siliziumchip selbst wird nur als Substrat verwendet, einschließlich des Substrats der GaN-Epitaxieschicht.
3. Hochreines Siliziumkarbidpulver Hochreines Siliziumkarbidpulver ist der Rohstoff für das Wachstum von Siliziumkarbid-Einkristallen nach der PVT-Methode, und die Reinheit des Produkts wirkt sich direkt auf die Wachstumsqualität und die elektrischen Eigenschaften von Siliziumkarbid-Einkristallen aus.
4. Das Leistungsgerät ist ein Breitband-Leistungsgerät aus Siliziumkarbidmaterial, das die Eigenschaften hoher Temperatur, hoher Frequenz und hoher Effizienz aufweist. Je nach Betriebsform des Geräts umfasst das SiC-Stromversorgungsgerät hauptsächlich eine Leistungsdiode und eine Leistungsschaltröhre.
5. Terminal In Halbleiteranwendungen der dritten Generation haben Siliziumkarbid-Halbleiter den Vorteil, dass sie eine Ergänzung zu Galliumnitrid-Halbleitern sind. Aufgrund der hohen Umwandlungseffizienz, der geringen Erwärmungseigenschaften, des geringen Gewichts und anderer Vorteile von SiC-Geräten steigt die Nachfrage der nachgelagerten Industrie weiter und es besteht ein Trend zum Ersatz von SiO2-Geräten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16.06.2023