Nuntempe,siliciokarbido (SiC)estas termike kondukta ceramika materialo, kiu estas aktive studata hejme kaj eksterlande. La teoria termika kondukteco de SiC estas tre alta, kaj iuj kristalaj formoj povas atingi 270W/mK, kio jam estas gvidanto inter nekonduktaj materialoj. Ekzemple, la apliko de SiC-termokondukteco povas esti vidita en la substratmaterialoj de duonkonduktaj aparatoj, alta termika konduktiveca ceramikaj materialoj, hejtiloj kaj hejtaj platoj por semikonduktaĵpretigo, kapsulomaterialoj por nuklea fuelo, kaj gasaj sigelringoj por kompresorpumpiloj.
Apliko desiliciokarbidoen la kampo de duonkonduktaĵoj
Muelantaj diskoj kaj fiksaĵoj estas grava proceza ekipaĵo por produktado de siliciaj oblatoj en la industrio de duonkonduktaĵoj. Se la muelanta disko estas farita el gisfero aŭ karbona ŝtalo, ĝia funkcidaŭro estas mallonga kaj ĝia termika ekspansio koeficiento estas granda. Dum la prilaborado de siliciaj oblatoj, precipe dum altrapida muelado aŭ polurado, pro la eluziĝo kaj termika deformado de la muelanta disko, la plateco kaj paraleleco de la silicia oblato estas malfacile garantieblaj. La mueldisko farita elsiliciokarbura ceramikohavas malaltan eluziĝon pro sia alta malmoleco, kaj ĝia termika ekspansio-koeficiento estas esence la sama kiel tiu de siliciaj oblatoj, do ĝi povas esti muelita kaj polurita ĉe alta rapideco.
Krome, kiam siliciaj oblatoj estas produktitaj, ili devas sperti alt-temperaturan varmotraktadon kaj ofte estas transportitaj per silicikarburaj fiksaĵoj. Ili estas varmorezistaj kaj nedetruaj. Diamanta-simila karbono (DLC) kaj aliaj tegaĵoj povas esti aplikataj sur la surfaco por plibonigi rendimenton, mildigi damaĝon de oblato kaj malhelpi poluadon de disvastiĝo.
Krome, kiel reprezentanto de la triageneraciaj larĝ-bendaj duonkonduktaĵoj, siliciokarburaj unukristalaj materialoj havas ecojn kiel granda bendo-larĝo (ĉirkaŭ 3 fojojn tiu de Si), altan termikan konduktivecon (ĉirkaŭ 3,3 fojojn tiun de Si aŭ 10 fojojn). tiu de GaAs), alta elektronsaturiĝa migradrapideco (ĉirkaŭ 2.5 fojojn tiu de Si) kaj alta paneo elektra kampo (ĉirkaŭ 10 fojojn tiu de Si aŭ 5 fojojn tiu de GaAs). SiC-aparatoj kompensas la difektojn de tradiciaj semikonduktaĵmaterialaj aparatoj en praktikaj aplikoj kaj iom post iom iĝas la ĉeffluo de potencaj duonkonduktaĵoj.
La postulo je alta termika konduktiveca siliciokarbura ceramiko draste pliiĝis
Kun la kontinua disvolviĝo de scienco kaj teknologio, la postulo pri aplikado de silicio-karbura ceramiko en la kampo de duonkonduktaĵoj draste pliiĝis, kaj alta varmokondukteco estas ŝlosila indikilo por ĝia apliko en komponantoj de ekipaĵo de fabrikado de duonkonduktaĵoj. Tial, estas grave plifortigi la esploradon pri alta termika konduktiveca silicikarbura ceramikaĵo. Redukti la kradan oksigenan enhavon, plibonigi la densecon kaj racie reguligi la distribuadon de la dua fazo en la krado estas la ĉefaj metodoj por plibonigi la termikan konduktivecon de silicikarbura ceramiko.
Nuntempe, estas malmultaj studoj pri alta termika konduktiveca siliciokarbura ceramiko en mia lando, kaj ankoraŭ estas granda breĉo kompare kun la monda nivelo. Estontaj esplordirektoj inkluzivas:
●Fortigu la preparprocezan esploron de silicio-karbura ceramika pulvoro. La preparado de altpura, malalt-oksigena silicia karbura pulvoro estas la bazo por la preparado de alta termika konduktiveca silicia karbura ceramiko;
● Plifortigi la elekton de sinteraj helpoj kaj rilataj teoriaj esploroj;
●Fortigu la esploradon kaj disvolviĝon de altnivela sinteriza ekipaĵo. Reguligante la sinteriza procezo por akiri akcepteblan mikrostrukturon, estas necesa kondiĉo akiri altan termikan konduktivecon siliciokarbura ceramikaĵo.
Mezuroj por plibonigi la termikan konduktivecon de siliciokarbura ceramiko
La ŝlosilo al plibonigo de la varmokondukteco de SiC-ceramikaĵo estas redukti la fonon-disvastiĝon kaj pliigi la fonon-mezan liberan vojon. La varmokondukteco de SiC estos efike plibonigita reduktante la porecon kaj grenliman densecon de SiC-ceramikaĵo, plibonigante la purecon de SiC-grenlimoj, reduktante SiC-kradmalpuraĵojn aŭ kraddifektojn, kaj pliigante la varmofluan transdono portanto en SiC. Nuntempe, optimumigi la tipon kaj enhavon de sinteraj helpoj kaj alt-temperatura varmotraktado estas la ĉefaj rimedoj por plibonigi la varmokonduktivecon de SiC-ceramikaĵo.
① Optimumigo de la tipo kaj enhavo de sinteraj helpoj
Diversaj sinteraj helpoj ofte estas aldonitaj dum preparado de alta varmokonduktiveca SiC-ceramikaĵo. Inter ili, la tipo kaj enhavo de sinteraj helpoj havas grandan influon sur la varmokondukteco de SiC-ceramikaĵo. Ekzemple, Al aŭ O-elementoj en la Al2O3-sistemaj sinterizadoj estas facile dissolvitaj en la SiC-kradon, rezultigante vakantaĵojn kaj difektojn, kiu kondukas al pliiĝo en la fonon-disvastfrekvenco. Krome, se la enhavo de sinteraj helpoj estas malalta, la materialo malfacilas sinteri kaj densigi, dum alta enhavo de sinteraj helpoj kondukos al pliigo de malpuraĵoj kaj difektoj. Troaj likvaj fazaj sinterizadoj ankaŭ povas malhelpi la kreskon de SiC-grajnoj kaj redukti la averaĝan liberan padon de fononoj. Tial, por prepari altan termikan konduktivecon SiC-ceramikaĵon, necesas redukti la enhavon de sinteraj helpoj kiel eble plej multe dum plenumado de la postuloj de sinteriza denseco, kaj provu elekti sinterigajn helpojn, kiuj malfacilas solvi en la SiC-krado.
* Termikaj propraĵoj de SiC-ceramikaĵo kiam malsamaj sinteraj helpoj estas aldonitaj
Nuntempe, varma-premita SiC-ceramikaĵo sinterigita kun BeO kiel sinteriga helpo havas la maksimuman ĉambran temperaturon termika konduktiveco (270W·m-1·K-1). Tamen, BeO estas tre toksa materialo kaj kancerogena, kaj ne taŭgas por ĝeneraligita apliko en laboratorioj aŭ industriaj kampoj. La plej malalta eŭtektika punkto de la sistemo Y2O3-Al2O3 estas 1760 ℃, kio estas ofta likvafaza sinteriza helpo por SiC-ceramikaĵo. Tamen, ĉar Al3+ estas facile dissolvita en la SiC-kradon, kiam ĉi tiu sistemo estas uzata kiel sinteriga helpo, la ĉambra temperaturo varmokondukteco de SiC-ceramikaĵo estas malpli ol 200W·m-1·K-1.
Rarateraj elementoj kiel Y, Sm, Sc, Gd kaj La ne facile solveblas en SiC krado kaj havas altan oksigenan afinecon, kiu povas efike redukti la oksigenenhavon de SiC krado. Tial, Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) sistemo estas ofta sinteriza helpo por prepari altan termikan konduktivecon (>200W·m-1·K-1) SiC-ceramikaĵon. Prenante la Y2O3-Sc2O3-sistemon-sinterizan helpon kiel ekzemplon, la jona deviovaloro de Y3+ kaj Si4+ estas granda, kaj la du ne spertas solidan solvon. La solvebleco de Sc en pura SiC je 1800~2600℃ estas malgranda, proksimume (2~3)×1017atomoj·cm-3.
② Alttemperatura varmotraktado
Alttemperatura varmotraktado de SiC-ceramikaĵo estas favora por forigi kraddifektojn, dislokiĝojn kaj restajn streĉojn, antaŭenigante la strukturan transformon de iuj amorfaj materialoj al kristaloj, kaj malfortigi la fonon-disvastiĝon. Krome, alt-temperatura varmotraktado povas efike antaŭenigi la kreskon de SiC-grajnoj, kaj finfine plibonigi la termikajn ecojn de la materialo. Ekzemple, post alt-temperatura varmotraktado je 1950 °C, la termika difuzkoeficiento de SiC-ceramikaĵo pliiĝis de 83.03mm2·s-1 ĝis 89.50mm2·s-1, kaj la ĉambra temperaturo varmokondukteco pliiĝis de 180.94W·m. -1·K-1 ĝis 192,17W·m-1·K-1. Alt-temperatura varmotraktado efike plibonigas la maloksidigkapablon de la sinteriga helpo sur la SiC-surfaco kaj krado, kaj faras la ligon inter SiC-grajnoj pli malloza. Post alt-temperatura varmotraktado, la ĉambra temperaturo varmokondukteco de SiC-ceramikaĵo estis signife plibonigita.
Afiŝtempo: Oct-24-2024