UmkristallisiertSiliziumkarbid (RSiC)-KeramikBereichHochleistungskeramikmaterial. Aufgrund seiner hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohen Härte wird es in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Halbleiterfertigung, der Photovoltaikindustrie, Hochtemperaturöfen und chemischen Geräten. Mit der steigenden Nachfrage nach Hochleistungswerkstoffen in der modernen Industrie vertieft sich die Forschung und Entwicklung rekristallisierter Siliziumkarbidkeramiken.
1. Vorbereitungstechnologie vonrekristallisierte Siliziumkarbidkeramik
Die Herstellungstechnologie von rekristallisiertemSiliziumkarbidkeramikumfasst hauptsächlich zwei Methoden: Pulversintern und Gasphasenabscheidung (CVD). Unter diesen besteht das Pulversinterverfahren darin, Siliziumkarbidpulver in einer Hochtemperaturumgebung zu sintern, sodass Siliziumkarbidpartikel durch Diffusion und Rekristallisation zwischen den Körnern eine dichte Struktur bilden. Bei der Dampfabscheidungsmethode wird Siliziumkarbid durch eine chemische Dampfreaktion bei hoher Temperatur auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden, wodurch ein hochreiner Siliziumkarbidfilm oder Strukturteile gebildet werden. Diese beiden Technologien haben ihre eigenen Vorteile. Das Pulversinterverfahren eignet sich für die Produktion in großem Maßstab und ist kostengünstig, während das Aufdampfverfahren eine höhere Reinheit und eine dichtere Struktur liefern kann und im Halbleiterbereich weit verbreitet ist.
2. Materialeigenschaften vonrekristallisierte Siliziumkarbidkeramik
Das herausragende Merkmal rekristallisierter Siliziumkarbidkeramiken ist ihre hervorragende Leistung in Umgebungen mit hohen Temperaturen. Der Schmelzpunkt dieses Materials liegt bei bis zu 2700 °C und es weist eine gute mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen auf. Darüber hinaus weist rekristallisiertes Siliziumkarbid eine hervorragende Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf und kann in extremen chemischen Umgebungen stabil bleiben. Daher werden RSiC-Keramiken häufig in den Bereichen Hochtemperaturöfen, feuerfeste Hochtemperaturmaterialien und chemische Geräte eingesetzt.
Darüber hinaus verfügt rekristallisiertes Siliziumkarbid über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann Wärme effektiv leiten, was ihm einen wichtigen Anwendungswert verleihtMOCVD-Reaktorenund Wärmebehandlungsausrüstung in der Halbleiterwaferherstellung. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit und Thermoschockbeständigkeit gewährleisten den zuverlässigen Betrieb der Geräte unter extremen Bedingungen.
3. Anwendungsgebiete rekristallisierter Siliziumkarbidkeramiken
Halbleiterfertigung: In der Halbleiterindustrie werden rekristallisierte Siliziumkarbidkeramiken zur Herstellung von Substraten und Trägern in MOCVD-Reaktoren verwendet. Aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohen Wärmeleitfähigkeit können RSiC-Materialien in komplexen chemischen Reaktionsumgebungen eine stabile Leistung aufrechterhalten und so die Qualität und Ausbeute von Halbleiterwafern sicherstellen.
Photovoltaikindustrie: In der Photovoltaikindustrie wird RSiC zur Herstellung der Stützstruktur von Kristallwachstumsgeräten verwendet. Da das Kristallwachstum während des Herstellungsprozesses von Photovoltaikzellen bei hohen Temperaturen durchgeführt werden muss, gewährleistet die Hitzebeständigkeit von rekristallisiertem Siliziumkarbid den langfristig stabilen Betrieb der Anlage.
Hochtemperaturöfen: RSiC-Keramik wird auch häufig in Hochtemperaturöfen eingesetzt, beispielsweise als Auskleidungen und Komponenten von Vakuumöfen, Schmelzöfen und anderen Geräten. Seine Temperaturwechselbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit machen es zu einem unersetzlichen Werkstoff in der Hochtemperaturindustrie.
4. Forschungsrichtung rekristallisierter Siliziumkarbidkeramik
Mit der wachsenden Nachfrage nach Hochleistungsmaterialien wurde die Forschungsrichtung der rekristallisierten Siliziumkarbidkeramik allmählich klar. Zukünftige Forschung wird sich auf folgende Aspekte konzentrieren:
Verbesserung der Materialreinheit: Um höhere Reinheitsanforderungen in den Bereichen Halbleiter und Photovoltaik zu erfüllen, erforschen Forscher Möglichkeiten, die Reinheit von RSiC durch eine Verbesserung der Dampfabscheidungstechnologie oder die Einführung neuer Rohstoffe zu verbessern und so seinen Anwendungswert in diesen High-Tech-Bereichen zu erhöhen .
Optimierung der Mikrostruktur: Durch die Steuerung der Sinterbedingungen und der Verteilung der Pulverpartikel kann die Mikrostruktur von rekristallisiertem Siliziumkarbid weiter optimiert werden, wodurch seine mechanischen Eigenschaften und seine Temperaturwechselbeständigkeit verbessert werden.
Funktionelle Verbundwerkstoffe: Um sich an komplexere Einsatzumgebungen anzupassen, versuchen Forscher, RSiC mit anderen Materialien zu kombinieren, um Verbundwerkstoffe mit multifunktionalen Eigenschaften zu entwickeln, beispielsweise Verbundwerkstoffe auf der Basis von rekristallisiertem Siliziumkarbid mit höherer Verschleißfestigkeit und elektrischer Leitfähigkeit.
5. Fazit
Als Hochleistungswerkstoff werden rekristallisierte Siliziumkarbidkeramiken aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in Bezug auf hohe Temperaturen, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit in vielen Bereichen häufig eingesetzt. Zukünftige Forschung wird sich auf die Verbesserung der Materialreinheit, die Optimierung der Mikrostruktur und die Entwicklung funktioneller Verbundmaterialien konzentrieren, um den wachsenden industriellen Anforderungen gerecht zu werden. Durch diese technologischen Innovationen wird erwartet, dass rekristallisierte Siliziumkarbidkeramiken in weiteren High-Tech-Bereichen eine größere Rolle spielen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. Okt. 2024