Op it stuit,silisiumkarbid (SiC)is in termysk conductive keramyske materiaal dat aktyf studearre yn binnen- en bûtenlân. De teoretyske termyske konduktiviteit fan SiC is heul heech, en guon kristalfoarmen kinne 270W / mK berikke, wat al in lieder is ûnder net-konduktive materialen. Bygelyks, de tapassing fan SiC termyske conductivity kin sjoen wurde yn de substraat materialen fan semiconductor apparaten, hege termyske conductivity keramyske materialen, heaters en ferwaarming platen foar semiconductor ferwurkjen, kapsule materialen foar kearnbrânstof, en gas sealing ringen foar compressor pompen.
Applikaasje fansilisiumkarbidyn de semiconductor fjild
Slypskiven en fixtures binne wichtige prosesapparatuer foar produksje fan silisiumwafers yn 'e semiconductorsektor. As de grinding skiif is makke fan getten izer of koalstof stiel, syn tsjinst libben is koart en syn termyske útwreiding koëffisjint is grut. Tidens it ferwurkjen fan silisium wafers, benammen by hege snelheid slypjen of polearjen, fanwege de wear en thermyske ferfoarming fan 'e slypskiif, binne de flakheid en parallelisme fan' e silisiumwafel lestich te garandearjen. De slypskiif makke fansilisiumkarbid keramykhat lege wear fanwege syn hege hurdens, en syn termyske útwreiding koeffizient is yn prinsipe itselde as dy fan silisium wafers, dus it kin wurde grûn en gepolijst op hege snelheid.
Dêrneist, as silisium wafers wurde produsearre, se moatte ûndergean hege temperatuer waarmte behanneling en wurde faak ferfierd mei help fan silisium carbid fixtures. Se binne waarmte-resistant en net-destruktyf. Diamant-like koalstof (DLC) en oare coatings kinne wurde tapast op it oerflak te ferbetterjen prestaasjes, alleviate wafel skea, en foarkomme fersmoarging út fersprieding.
Fierder, as fertsjintwurdiger fan de tredde-generaasje breed-bandgap semiconductor materialen, silisium carbid ienkristal materialen hawwe eigenskippen lykas grutte bandgap breedte (sawat 3 kear dat fan Si), hege termyske conductivity (sawat 3,3 kear dat fan Si of 10 kear dat fan GaAs), hege migraasjesnelheid fan elektroanen sêding (sawat 2,5 kear dat fan Si) en hege ôfbraak elektrysk fjild (sawat 10 kear dat fan Si of 5 kear dat fan GaAs). SiC-apparaten kompensearje foar de defekten fan tradisjonele semiconductor-materiaalapparaten yn praktyske tapassingen en wurde stadichoan de mainstream fan machthealgelieders.
De fraach nei silisiumkarbidkeramyk mei hege termyske konduktiviteit is dramatysk tanommen
Mei de trochgeande ûntwikkeling fan wittenskip en technology is de fraach nei de tapassing fan silisiumkarbidkeramyk yn it semiconductorfjild dramatysk tanommen, en hege termyske konduktiviteit is in wichtige yndikator foar har tapassing yn komponinten fan semiconductor-apparatuer. Dêrom is it krúsjaal om it ûndersyk te fersterkjen nei silisiumkarbidkeramyk mei hege termyske konduktiviteit. It ferminderjen fan de lattice soerstof ynhâld, it ferbetterjen fan de tichtheid, en ridlik regulearjen fan de ferdieling fan de twadde faze yn it lattice binne de wichtichste metoaden te ferbetterjen de termyske conductivity fan silisium carbid keramyk.
Op it stuit binne d'r in pear stúdzjes oer silisiumkarbidkeramyk mei hege termyske konduktiviteit yn myn lân, en d'r is noch in grut gat yn ferliking mei it wrâldnivo. Takomstige ûndersyksrjochtingen omfetsje:
● Fersterkje de tarieding proses ûndersyk fan silisium carbid keramyske poeder. De tarieding fan hege suverens, low-oxygen silisium carbid poeder is de basis foar de tarieding fan hege termyske conductivity silisium carbid keramyk;
● Fersterkje de seleksje fan sinterhelpmiddels en relatearre teoretysk ûndersyk;
● Fersterkje it ûndersyk en ûntwikkeling fan hege-ein sintering apparatuer. Troch it regeljen fan it sinteringproses om in ridlike mikrostruktuer te krijen, is it in needsaaklike betingst om silisiumkarbidkeramyk mei hege termyske konduktiviteit te krijen.
Maatregels om de termyske konduktiviteit fan silisiumkarbidkeramyk te ferbetterjen
De kaai foar it ferbetterjen fan de termyske konduktiviteit fan SiC-keramyk is it ferminderjen fan de fonon-ferstrooiingsfrekwinsje en it fergrutsjen fan it fonon-gemiddelde frije paad. De termyske conductivity fan SiC sil effektyf wurde ferbettere troch it ferminderjen fan de porosity en nôt grins tichtens fan SiC keramyk, ferbetterjen fan de suverens fan SiC nôt grinzen, ferminderjen SiC lattice ûnreinheden of lattice defekten, en it fergrutsjen fan de waarmte stream oerdracht drager yn SiC. Op it stuit binne it optimalisearjen fan it type en ynhâld fan sinterhelpmiddels en waarmtebehanneling op hege temperatuer de wichtichste maatregels om de termyske konduktiviteit fan SiC-keramyk te ferbetterjen.
① Optimalisearje it type en ynhâld fan sinterhelpmiddels
Ferskate sinterhelpmiddels wurde faak tafoege by it tarieden fan SiC-keramyk mei hege termyske konduktiviteit. Under harren hawwe it type en de ynhâld fan sintering helpmiddels in grutte ynfloed op de termyske conductivity fan SiC keramyk. Bygelyks, Al- of O-eleminten yn it Al2O3-systeem sinterhelpmiddels wurde maklik oplost yn it SiC-rooster, wat resulteart yn fakatueres en defekten, wat liedt ta in ferheging fan 'e fonon-ferstruitfrekwinsje. Dêrneist, as de ynhâld fan sintering helpmiddels is leech, it materiaal is dreech te sinteren en densify, wylst in hege ynhâld fan sintering helpmiddels sil liede ta in tanimming fan ûnreinheden en defekten. Oermjittige sinteringhelpmiddels foar floeibere faze kinne ek de groei fan SiC-korrels remme en it gemiddelde frije paad fan fononen ferminderje. Dêrom, om te tarieden hege termyske conductivity SiC keramyk, is it nedich om te ferminderjen de ynhâld fan sintering helpmiddels safolle mooglik wylst foldwaan oan de easken fan sintering tichtens, en besykje te kiezen sintering helpmiddels dy't dreech te lossen yn de SiC lattice.
* Termyske eigenskippen fan SiC-keramyk as ferskate sinterhelpmiddels wurde tafoege
Op it stuit, hot-pressed SiC keramyk sintered mei BeO as sintering helpmiddel hawwe de maksimale keamer-temperatuer termyske conductivity (270W · m-1 · K-1). BeO is lykwols in heul fergiftich materiaal en kankerferwekkend, en is net geskikt foar wiidferspraat tapassing yn laboratoaria as yndustriële fjilden. It leechste eutektysk punt fan it Y2O3-Al2O3-systeem is 1760 ℃, dat is in mienskiplike floeistoffase sinteringhelp foar SiC-keramyk. Om't Al3+ lykwols maklik yn it SiC-rooster wurdt oplost, as dit systeem wurdt brûkt as sinterhelpmiddel, is de termyske konduktiviteit fan keamertemperatuer fan SiC-keramyk minder dan 200W·m-1·K-1.
Seldsume ierde eleminten lykas Y, Sm, Sc, Gd en La binne net maklik oplosber yn SiC rooster en hawwe hege soerstof affiniteit, dat kin effektyf ferminderjen de soerstof ynhâld fan SiC rooster. Dêrom, Y2O3-RE2O3 (RE = Sm, Sc, Gd, La) systeem is in mienskiplike sintering helpmiddel foar it tarieden fan hege termyske conductivity (> 200W · m-1 · K-1) SiC keramyk. As foarbyld fan it sinterhelpmiddel fan it Y2O3-Sc2O3-systeem, is de iondeviaasjewearde fan Y3+ en Si4+ grut, en de twa ûndergeane gjin fêste oplossing. De oplosberens fan Sc yn suver SiC by 1800 ~ 2600 ℃ is lyts, sawat (2 ~ 3) × 1017 atomen · cm-3.
② Hege temperatuer waarmte behanneling
Hege temperatuer waarmte behanneling fan SiC keramyk is befoarderlik foar it eliminearjen fan lattice defekten, dislokaasjes en oerbleaune spanningen, it befoarderjen fan de strukturele transformaasje fan guon amorfe materialen nei kristallen, en it ferswakjen fan de fonon ferstruit effekt. Dêrnjonken kin waarmtebehanneling op hege temperatuer de groei fan SiC-kerrels effektyf befoarderje, en úteinlik de thermyske eigenskippen fan it materiaal ferbetterje. Bygelyks, nei hege temperatuer waarmte behanneling by 1950 ° C, de termyske diffusion koëffisjint fan SiC keramyk ferhege fan 83.03mm2·s-1 nei 89.50mm2·s-1, en de keamertemperatuer termyske conductivity tanommen fan 180.94W·m -1·K-1 oant 192.17W·m-1·K-1. Hege temperatuer waarmte behanneling effektyf ferbetteret de deoxidation fermogen fan de sintering helpmiddel op de SiC oerflak en lattice, en makket de ferbining tusken SiC korrels strakker. Nei hege temperatuer waarmte behanneling, de keamer-temperatuer termyske conductivity fan SiC keramyk is signifikant ferbettere.
Post tiid: okt-24-2024