סטטוס מחקר של קרמיקה סיליקון קרביד מחודשת

התגבש מחדשקרמיקה סיליקון קרביד (RSiC).הם אחומר קרמי בעל ביצועים גבוהים. בשל עמידותו המצוינת בטמפרטורה גבוהה, עמידות חמצון, עמידות בפני קורוזיה וקשיות גבוהה, נעשה בו שימוש נרחב בתחומים רבים, כגון ייצור מוליכים למחצה, תעשייה פוטו-וולטאית, תנורים בטמפרטורה גבוהה וציוד כימי. עם הביקוש הגובר לחומרים בעלי ביצועים גבוהים בתעשייה המודרנית, המחקר והפיתוח של קרמיקה סיליקון קרביד מחודשת מעמיקים.

1. טכנולוגיית הכנה שלקרמיקת סיליקון קרביד מחודשת
טכנולוגיית ההכנה של התגבשות מחדשקרמיקה סיליקון קרבידכולל בעיקר שתי שיטות: סינטר אבקה ותצהיר אדים (CVD). ביניהם, שיטת סינטר האבקה היא סינון אבקת סיליקון קרביד בסביבה בטמפרטורה גבוהה כך שחלקיקי סיליקון קרביד יוצרים מבנה צפוף באמצעות דיפוזיה והתגבשות מחדש בין גרגרים. שיטת השקעת האדים היא להפקיד סיליקון קרביד על פני המצע באמצעות תגובת אדים כימית בטמפרטורה גבוהה, ובכך ליצור סרט סיליקון קרביד או חלקי מבנה בעלי טוהר גבוה. לשתי הטכנולוגיות הללו יש יתרונות משלהן. שיטת סינטר האבקה מתאימה לייצור בקנה מידה גדול ובעלות נמוכה, בעוד ששיטת השקת האדים יכולה לספק טוהר גבוה יותר ומבנה צפוף יותר, והיא נמצאת בשימוש נרחב בתחום המוליכים למחצה.

2. תכונות החומר שלקרמיקת סיליקון קרביד מחודשת
המאפיין הבולט של קרמיקת סיליקון קרביד מחודשת הוא הביצועים המצוינים שלה בסביבות טמפרטורות גבוהות. נקודת ההיתוך של חומר זה היא עד 2700 מעלות צלזיוס, ויש לו חוזק מכני טוב בטמפרטורות גבוהות. בנוסף, לסיליקון קרביד מחודש יש גם עמידות מצוינת לחמצון ועמידות בפני קורוזיה, והוא יכול להישאר יציב בסביבות כימיות קיצוניות. לכן, קרמיקה RSiC הייתה בשימוש נרחב בתחומי תנורים בטמפרטורה גבוהה, חומרים עקשן בטמפרטורה גבוהה וציוד כימי.

בנוסף, לסיליקון קרביד מחודש יש מוליכות תרמית גבוהה והוא יכול להוליך חום ביעילות, מה שהופך אותו לבעל ערך יישום חשוב בכורי MOCVDוציוד לטיפול בחום בייצור פרוסות מוליכים למחצה. מוליכות תרמית גבוהה ועמידות בפני זעזועים תרמיים מבטיחים את פעולתו האמינה של הציוד בתנאים קיצוניים.

3. תחומי יישום של קרמיקה סיליקון קרביד מחודשת

ייצור מוליכים למחצה: בתעשיית המוליכים למחצה, נעשה שימוש בקרמיקת סיליקון קרביד מחודשת לייצור מצעים ותמיכות בכורי MOCVD. בשל עמידותם לטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה ומוליכות תרמית גבוהה, חומרי RSiC יכולים לשמור על ביצועים יציבים בסביבות תגובה כימית מורכבות, ולהבטיח את האיכות והתפוקה של פרוסות מוליכים למחצה.

תעשייה פוטו-וולטאית: בתעשייה הפוטו-וולטאית, RSiC משמש לייצור מבנה התמיכה של ציוד לצמיחת גבישים. מכיוון שצמיחת גבישים צריכה להתבצע בטמפרטורה גבוהה במהלך תהליך הייצור של תאים פוטו-וולטאיים, עמידות החום של סיליקון קרביד מחדש מבטיחה את הפעולה היציבה לטווח ארוך של הציוד.

תנורים בטמפרטורה גבוהה: קרמיקה RSiC נמצאת בשימוש נרחב גם בתנורים בטמפרטורה גבוהה, כגון בטנות ורכיבים של תנורי ואקום, תנורי התכה וציוד אחר. העמידות בפני זעזועים תרמיים ועמידות החמצון הופכות אותו לאחד החומרים שאין להם תחליף בתעשיות בטמפרטורה גבוהה.

4. כיוון מחקר של קרמיקה סיליקון קרביד מחודשת
עם הביקוש הגובר לחומרים בעלי ביצועים גבוהים, הכיוון המחקרי של קרמיקת סיליקון קרביד מחודשת התברר בהדרגה. מחקר עתידי יתמקד בהיבטים הבאים:

שיפור טוהר החומר: על מנת לעמוד בדרישות טוהר גבוהות יותר בתחומי המוליכים למחצה והפוטו-וולטאים, חוקרים בוחנים דרכים לשפר את הטוהר של RSiC על ידי שיפור טכנולוגיית שקיעת אדים או הכנסת חומרי גלם חדשים, ובכך לשפר את ערך היישום שלו בתחומי ההייטק הללו. .

אופטימיזציה של מבנה מיקרו: על ידי שליטה בתנאי הסינטר והפצת חלקיקי אבקה, ניתן לייעל עוד יותר את המבנה המיקרו של סיליקון קרביד המחודש, ובכך לשפר את התכונות המכניות שלו ועמידות בפני זעזועים תרמיים.

חומרים מרוכבים פונקציונליים: על מנת להתאים את עצמם לסביבות שימוש מורכבות יותר, החוקרים מנסים לשלב RSiC עם חומרים אחרים כדי לפתח חומרים מרוכבים בעלי תכונות רב תכליתיות, כגון חומרים מרוכבים מבוססי סיליקון קרביד בעלי עמידות גבוהה יותר לבלאי ומוליכות חשמלית.

5. מסקנה
כחומר בעל ביצועים גבוהים, נעשה שימוש נרחב בקרמיקה מסיליקון קרביד מחודשת בתחומים רבים בשל תכונותיהם המצוינות בטמפרטורה גבוהה, עמידות חמצון ועמידות בפני קורוזיה. מחקר עתידי יתמקד בשיפור טוהר החומר, אופטימיזציה של מבנה מיקרו ופיתוח חומרים פונקציונליים מרוכבים כדי לענות על הצרכים התעשייתיים ההולכים וגדלים. באמצעות חידושים טכנולוגיים אלו, קרמיקת סיליקון קרביד מחודשת צפויה למלא תפקיד גדול יותר בתחומי היי-טק נוספים.