وضعیت تحقیق سرامیک های سیلیکون کاربید متبلور شده

تبلور مجددسرامیک کاربید سیلیکون (RSiC)هستند یکمواد سرامیکی با کارایی بالا. با توجه به مقاومت عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر خوردگی و سختی بالا، به طور گسترده ای در بسیاری از زمینه ها مانند ساخت نیمه هادی ها، صنعت فتوولتائیک، کوره های با دمای بالا و تجهیزات شیمیایی استفاده شده است. با افزایش تقاضا برای مواد با کارایی بالا در صنعت مدرن، تحقیق و توسعه سرامیک‌های کاربید سیلیکون متبلور شده عمیق‌تر می‌شود.

1. فن آوری تهیه ازسرامیک کاربید سیلیکون متبلور شده

تکنولوژی آماده سازی تبلور مجددسرامیک کاربید سیلیکونعمدتا شامل دو روش است: تف جوشی پودر و رسوب بخار (CVD). در میان آنها، روش تف جوشی پودر، تف جوشی پودر کاربید سیلیکون در محیط دمای بالا است به طوری که ذرات کاربید سیلیکون ساختار متراکمی را از طریق انتشار و تبلور مجدد بین دانه ها تشکیل می دهند. روش رسوب بخار به این صورت است که کاربید سیلیکون را بر روی سطح زیرلایه از طریق واکنش شیمیایی بخار در دمای بالا رسوب می دهد و در نتیجه یک فیلم کاربید سیلیکون با خلوص بالا یا قطعات ساختاری تشکیل می دهد. این دو فناوری مزایای خاص خود را دارند. روش تف جوشی پودر برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب است و هزینه پایینی دارد، در حالی که روش رسوب بخار می تواند خلوص بالاتر و ساختار متراکم تر را ارائه دهد و به طور گسترده در زمینه نیمه هادی استفاده می شود.

2. خواص مواد ازسرامیک کاربید سیلیکون متبلور شده

ویژگی برجسته سرامیک های کاربید سیلیکون متبلور شده عملکرد عالی آن در محیط های با دمای بالا است. نقطه ذوب این ماده تا 2700 درجه سانتیگراد است و در دماهای بالا از استحکام مکانیکی خوبی برخوردار است. علاوه بر این، کاربید سیلیکون متبلور شده نیز دارای مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی است و می تواند در محیط های شیمیایی شدید پایدار بماند. بنابراین، سرامیک های RSiC به طور گسترده ای در زمینه های کوره های با دمای بالا، مواد نسوز با دمای بالا و تجهیزات شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته اند.

علاوه بر این، کاربید سیلیکون متبلور شده دارای رسانایی حرارتی بالایی است و می تواند به طور موثر گرما را هدایت کند، که باعث می شود ارزش کاربردی مهمی داشته باشد.راکتورهای MOCVDو تجهیزات عملیات حرارتی در تولید ویفر نیمه هادی. هدایت حرارتی بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی عملکرد قابل اعتماد تجهیزات را در شرایط سخت تضمین می کند.

3. زمینه های کاربرد سرامیک کاربید سیلیکون متبلور مجدد

ساخت نیمه هادی ها: در صنعت نیمه هادی، سرامیک های کاربید سیلیکون متبلور مجدد برای ساخت بسترها و تکیه گاه ها در راکتورهای MOCVD استفاده می شود. مواد RSiC به دلیل مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی حرارتی بالا، می توانند عملکرد پایدار را در محیط های واکنش شیمیایی پیچیده حفظ کنند و کیفیت و عملکرد ویفرهای نیمه هادی را تضمین کنند.

صنعت فتوولتائیک: در صنعت فتوولتائیک، RSiC برای ساخت ساختار پشتیبانی تجهیزات رشد کریستال استفاده می شود. از آنجایی که رشد کریستال باید در دمای بالا در طول فرآیند تولید سلول‌های فتوولتائیک انجام شود، مقاومت حرارتی کاربید سیلیکون متبلور شده، عملکرد پایدار طولانی‌مدت تجهیزات را تضمین می‌کند.

کوره های با دمای بالا: سرامیک های RSiC همچنین به طور گسترده در کوره های با دمای بالا مانند آسترها و اجزای کوره های خلاء، کوره های ذوب و سایر تجهیزات استفاده می شود. مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون آن را به یکی از مواد غیر قابل تعویض در صنایع با دمای بالا تبدیل کرده است.

4. جهت تحقیق سرامیک های کاربید سیلیکون متبلور مجدد

با افزایش تقاضا برای مواد با کارایی بالا، جهت تحقیقات سرامیک های کاربید سیلیکون متبلور شده به تدریج روشن شده است. تحقیقات آتی بر جنبه های زیر تمرکز خواهد کرد:

بهبود خلوص مواد: به منظور برآورده کردن الزامات خلوص بالاتر در زمینه های نیمه هادی و فتوولتائیک، محققان در حال بررسی راه هایی برای بهبود خلوص RSiC با بهبود فناوری رسوب بخار یا معرفی مواد خام جدید هستند و در نتیجه ارزش کاربرد آن را در این زمینه های با فناوری بالا افزایش می دهند. .

بهینه سازی ریزساختار: با کنترل شرایط تف جوشی و توزیع ذرات پودر، می توان ریزساختار کاربید سیلیسیم تبلور مجدد را بیشتر بهینه کرد و در نتیجه خواص مکانیکی و مقاومت در برابر شوک حرارتی آن را بهبود بخشید.

مواد کامپوزیتی کاربردی: به منظور انطباق با محیط‌های کاربری پیچیده‌تر، محققان در تلاشند تا RSiC را با مواد دیگر ترکیب کنند تا مواد کامپوزیتی با خواص چند منظوره تولید کنند، مانند مواد کامپوزیتی مبتنی بر کاربید سیلیکون متبلور شده با مقاومت به سایش و هدایت الکتریکی بالاتر.

5. نتیجه گیری

به عنوان یک ماده با کارایی بالا، سرامیک های کاربید سیلیکون متبلور شده به دلیل خواص عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مورد استفاده قرار گرفته اند. تحقیقات آینده بر بهبود خلوص مواد، بهینه سازی ریزساختار و توسعه مواد کاربردی کامپوزیتی برای رفع نیازهای صنعتی در حال رشد متمرکز خواهد بود. انتظار می رود از طریق این نوآوری های تکنولوژیکی، سرامیک های کاربید سیلیکون متبلور شده نقش بیشتری در زمینه های با فناوری پیشرفته ایفا کنند.