Saiki,silikon karbida (SiC)minangka bahan keramik konduktif termal sing aktif sinau ing omah lan ing luar negeri. Konduktivitas termal teoritis SiC dhuwur banget, lan sawetara wujud kristal bisa tekan 270W / mK, sing wis dadi pimpinan ing antarane bahan non-konduktif. Contone, aplikasi konduktivitas termal SiC bisa dideleng ing bahan substrat piranti semikonduktor, bahan keramik konduktivitas termal sing dhuwur, pemanas lan piring pemanas kanggo pangolahan semikonduktor, bahan kapsul kanggo bahan bakar nuklir, lan cincin penyegelan gas kanggo pompa kompresor.
Aplikasi sakasilikon karbidaing lapangan semikonduktor
Cakram mecah lan peralatan minangka peralatan proses penting kanggo produksi wafer silikon ing industri semikonduktor. Yen cakram mecah digawe saka wesi utawa baja karbon, urip layanan cendhak lan koefisien expansion termal gedhe. Sajrone pangolahan wafer silikon, utamane sajrone grinding utawa polishing kanthi kacepetan dhuwur, amarga nyandhang lan deformasi termal saka cakram penggilingan, flatness lan paralelisme wafer silikon angel kanggo njamin. Disc mecah digawe sakaKeramik silikon karbidawis nyandhang kurang amarga atose dhuwur, lan koefisien expansion termal Sejatine padha karo wafer Silicon, supaya bisa lemah lan polesan ing kacepetan dhuwur.
Kajaba iku, nalika wafer silikon diprodhuksi, dheweke kudu ngalami perawatan panas suhu dhuwur lan asring diangkut nggunakake peralatan karbida silikon. Padha tahan panas lan ora ngrusak. Karbon kaya Diamond (DLC) lan lapisan liyane bisa ditrapake ing permukaan kanggo nambah kinerja, ngenthengake karusakan wafer, lan nyegah kontaminasi nyebar.
Salajengipun, minangka wakil saka bahan semikonduktor wide-bandgap generasi katelu, bahan kristal tunggal silikon karbida duweni sifat kayata jembaré pita lebar (kira-kira 3 kali Si), konduktivitas termal sing dhuwur (udakara 3,3 kali Si utawa 10 kali). GaAs), tingkat migrasi saturasi elektron tinggi (sekitar 2,5 kali Si) dan medan listrik rusak tinggi (sekitar 10 kali Si atau 5 kaping GaAs). Piranti SiC nggawe cacat piranti bahan semikonduktor tradisional ing aplikasi praktis lan mboko sithik dadi arus utama semikonduktor daya.
Panjaluk keramik karbida silikon konduktivitas termal sing dhuwur saya tambah akeh
Kanthi pangembangan ilmu pengetahuan lan teknologi sing terus-terusan, panjaluk aplikasi keramik karbida silikon ing lapangan semikonduktor saya tambah akeh, lan konduktivitas termal sing dhuwur minangka indikator utama kanggo aplikasi ing komponen peralatan manufaktur semikonduktor. Mula, penting banget kanggo nguatake riset babagan keramik karbida silikon konduktivitas termal sing dhuwur. Ngurangi isi oksigen kisi, nambah Kapadhetan, lan cukup ngatur distribusi fase kapindho ing kisi minangka cara utama kanggo nambah konduktivitas termal keramik karbida silikon.
Saiki, ana sawetara studi babagan keramik karbida silikon konduktivitas termal sing dhuwur ing negaraku, lan isih ana longkangan gedhe dibandhingake karo tingkat donya. Arah riset ing mangsa ngarep kalebu:
● Nguatake riset proses persiapan bubuk keramik silikon karbida. Preparation saka dhuwur-kemurnian, kurang-oksigen wêdakakêna silikon karbida punika basis kanggo preparation saka konduktivitas termal dhuwur silikon karbida keramik;
● Nguatake pilihan alat bantu sintering lan riset teoretis sing gegandhengan;
● Nguatake riset lan pangembangan peralatan sintering dhuwur. Kanthi ngatur proses sintering kanggo entuk struktur mikro sing cukup, iku syarat sing dibutuhake kanggo entuk keramik karbida silikon konduktivitas termal sing dhuwur.
Langkah-langkah kanggo nambah konduktivitas termal keramik silikon karbida
Kunci kanggo ningkatake konduktivitas termal keramik SiC yaiku nyuda frekuensi panyebaran fonon lan nambah jalur bebas phonon tegese. Konduktivitas termal SiC bakal luwih efektif kanthi ngurangi porositas lan kapadhetan wates butir keramik SiC, ningkatake kemurnian wates gandum SiC, ngurangi impurities kisi SiC utawa cacat kisi, lan nambah operator transmisi aliran panas ing SiC. Saiki, ngoptimalake jinis lan isi alat sintering lan perawatan panas suhu dhuwur minangka langkah utama kanggo nambah konduktivitas termal keramik SiC.
① Ngoptimalake jinis lan isi alat bantu sintering
Macem-macem alat sintering asring ditambahake nalika nyiapake keramik SiC konduktivitas termal sing dhuwur. Antarane wong-wong mau, jinis lan isi alat sintering duweni pengaruh gedhe marang konduktivitas termal keramik SiC. Contone, unsur Al utawa O ing alat sintering sistem Al2O3 gampang larut ing kisi SiC, nyebabake kekosongan lan cacat, sing nyebabake paningkatan frekuensi panyebaran fonon. Kajaba iku, yen isi alat sintering kurang, bahan kasebut angel disinter lan dipadhetke, dene bahan bantu sintering sing dhuwur bakal nyebabake mundhake impurities lan cacat. Bantuan sintering fase cair sing berlebihan uga bisa nyandhet wutah biji SiC lan nyuda jalur bebas fonon. Mulane, kanggo nyiapake keramik SiC konduktivitas termal sing dhuwur, perlu kanggo ngurangi isi alat sintering sabisa-bisa nalika nyukupi syarat kerapatan sintering, lan nyoba milih alat bantu sintering sing angel larut ing kisi SiC.
*Sifat termal keramik SiC nalika macem-macem alat sintering ditambahake
Saiki, keramik SiC sing ditekan panas sing disinter karo BeO minangka bantuan sintering nduweni konduktivitas termal suhu kamar maksimum (270W·m-1·K-1). Nanging, BeO minangka bahan beracun lan karsinogenik, lan ora cocok kanggo aplikasi sing nyebar ing laboratorium utawa lapangan industri. Titik eutektik paling murah saka sistem Y2O3-Al2O3 yaiku 1760 ℃, yaiku bantuan sintering fase cair sing umum kanggo keramik SiC. Nanging, amarga Al3 + gampang larut ing kisi SiC, nalika sistem iki digunakake minangka bantuan sintering, konduktivitas termal suhu kamar keramik SiC kurang saka 200W·m-1·K-1.
Unsur bumi langka kayata Y, Sm, Sc, Gd lan La ora gampang larut ing kisi SiC lan nduweni afinitas oksigen sing dhuwur, sing bisa nyuda isi oksigen saka kisi SiC kanthi efektif. Mulane, sistem Y2O3-RE2O3 (RE = Sm, Sc, Gd, La) minangka bantuan sintering umum kanggo nyiapake konduktivitas termal dhuwur (> 200W·m-1·K-1) keramik SiC. Njupuk bantuan sintering sistem Y2O3-Sc2O3 minangka conto, nilai panyimpangan ion Y3 + lan Si4 + gedhe, lan loro ora ngalami solusi sing padhet. Kelarutan saka Sc ing SiC murni ing 1800 ~ 2600 ℃ cilik, bab (2 ~ 3) × 1017atoms · cm-3.
② perawatan panas suhu dhuwur
Perawatan panas suhu dhuwur saka keramik SiC kondusif kanggo ngilangi cacat kisi, dislokasi lan tekanan residual, ningkatake transformasi struktural sawetara bahan amorf dadi kristal, lan nyuda efek panyebaran fonon. Kajaba iku, perawatan panas suhu dhuwur kanthi efektif bisa ningkatake wutah biji SiC, lan pungkasane nambah sifat termal materi kasebut. Contone, sawise perawatan panas suhu dhuwur ing 1950 ° C, koefisien difusi termal keramik SiC mundhak saka 83.03mm2·s-1 dadi 89.50mm2·s-1, lan konduktivitas termal suhu kamar mundhak saka 180.94W·m. -1·K-1 nganti 192,17W·m-1·K-1. Perawatan panas suhu dhuwur kanthi efektif ningkatake kemampuan deoksidasi saka bantuan sintering ing permukaan SiC lan kisi, lan nggawe sambungan antarane biji SiC luwih kenceng. Sawise perawatan panas suhu dhuwur, konduktivitas termal suhu kamar saka keramik SiC wis apik banget.
Posting wektu: Oct-24-2024