Evdem,silicon carbide (SiC)materyalek seramîk a germî ye ku li hundur û derveyî welêt bi rengek çalak tê lêkolîn kirin. Germbûna germî ya teorîkî ya SiC pir zêde ye, û hin formên krîstal dikarin bigihîjin 270W/mK, ku jixwe di nav materyalên ne-rêvebir de pêşeng e. Mînakî, serîlêdana gerîdeya germê ya SiC dikare di materyalên substratê yên amûrên nîvconductor de, materyalên seramîk ên germbûna germî ya bilind, germker û lewheyên germkirinê yên ji bo hilberandina nîvconductor, materyalên kapsulê ji bo sotemeniya navokî, û zengilên vegirtina gazê ji bo pompeyên kompresorê de were dîtin.
Serlêdanasilicon carbidedi warê semiconductor
Dîskên qijkirinê û pêlavan amûrên pêvajoyê yên girîng in ji bo hilberîna wafera silicon di pîşesaziya nîvconductor de. Ger dîska qirkirinê ji hesin rijandin an pola karbonê hatî çêkirin, jiyana wê ya karûbarê kurt e û rêjeya berfirehbûna wê ya germî mezin e. Di dema hilberandina waferên siliconê de, nemaze di dema hûrkirin an paqijkirina bilez de, ji ber xişandin û guheztina germî ya dîska hûrkirinê, zexmbûn û paralelîzma wafera silicon zehmet e ku were garantî kirin. Dîska qirkirinê ya ku ji hatî çêkirinseramîkên silicon carbideji ber serhişkiya xwe ya zêde xwedan cil û berg kêm e, û hevsengiya berfirehbûna wê ya termal di bingeh de wekî ya waferên silîkonê ye, ji ber vê yekê ew dikare bi leza zêde were zevtkirin û paqij kirin.
Wekî din, dema ku waferên silicon têne hilberandin, ew hewce ne ku di bin germahiya germahiya bilind de derbas bibin û bi gelemperî bi karanîna alavên karbîd ên silicon têne veguheztin. Ew germ-berxwedêr û ne-hilweşîner in. Karbona-almas (DLC) û pêlên din dikarin li ser rûxê werin sepandin da ku performansê zêde bikin, zirara waferê sivik bikin, û pêşî li belavbûna qirêjiyê bigirin.
Wekî din, wekî nûnerê nifşa sêyemîn materyalên nîvconductor-bandgap-berfireh, materyalên yek-krîstal karbîdê silicon xwedan taybetmendiyên wekî firehiya bandgapa mezin (nêzîkî 3 carî ji Si), guheztina germî ya bilind (nêzîkî 3,3 carî ji Si an 10 carî ya GaAs), rêjeya koçberiya têrbûna elektronê ya bilind (nêzîkî 2,5 carî ya Si) û qada elektrîkê ya hilweşîna bilind (nêzîkî 10 carî ya Si an 5 carî ya GaAs). Amûrên SiC di sepanên pratîkî de kêmasiyên amûrên materyalê yên nîvconduktorê yên kevneşopî çêdike û hêdî hêdî dibin serweriya nîvconduktorên hêzê.
Daxwaza ji bo seramîkên karbîd ên siliconê gihandina germahiya bilind bi rengek berbiçav zêde bûye
Bi pêşkeftina domdar a zanist û teknolojiyê re, daxwaziya serîlêdana seramîkên karbîdê silicon di warê nîvconductor de pir zêde zêde bûye, û guheztina germî ya bilind nîşanek sereke ye ji bo serîlêdana wê di pêkhateyên alavên hilberîna nîvconductor de. Ji ber vê yekê, pir girîng e ku lêkolîna li ser seramîkên karbîd ên siliconê bi gihandina germahiya bilind were xurt kirin. Kêmkirina naveroka oksîjenê ya tîrêjê, başkirina tîrêjê, û bi rêkûpêk birêkûpêkkirina belavkirina qonaxa duyemîn di tîrêjê de rêgezên sereke ne ji bo baştirkirina gerîdeya germî ya seramîkên karbîd ên silicon.
Heya nuha, li welatê min çend lêkolîn li ser seramîkên karbîd ên sîlîkonê gihandina germahiyê ya bilind li welatê min hene, û li gorî asta cîhanê hîn jî valahiyek mezin heye. Rêbazên lêkolînê yên pêşerojê hene:
● Lêkolîna pêvajoya amadekirina toza seramîk a silicon carbide xurt bikin. Amadekirina paqijiya bilind, toza karbîd a silicon-oksîjenê ya kêm bingehek ji bo amadekirina seramîkên karbîd ên siliconê yên germahîya bilind e;
● Hilbijartina arîkariyên sinterkirinê û lêkolînên teorîk ên têkildar xurt bikin;
● Bihêzkirina lêkolîn û pêşkeftina alavên sinterkirina bilind-end. Bi birêkûpêkkirina pêvajoya sinterkirinê ji bo bidestxistina mîkrostrukturek maqûl, şertek pêdivî ye ku meriv seramîkên karbîd silicon bi guheztina germî ya bilind bistînin.
Tedbîrên ji bo baştirkirina gerîdeya germî ya seramîkên karbîd ên silicon
Ya sereke ji bo baştirkirina gerîdeya germî ya seramîkên SiC ev e ku meriv frekansa belavbûna fononê kêm bike û rêça belaş a fononê zêde bike. Rêwîtiya germî ya SiC dê bi kêmkirina porozî û dendika sînorê gewriyê ya seramîkên SiC, başkirina paqijiya sînorên tovên SiC, kêmkirina nepaqijiyên tora SiC an kêmasiyên tîrêjê, û zêdekirina hilgirê veguheztina herikîna germê di SiC de bi bandor were baştir kirin. Heya nuha, xweşbînkirina celeb û naveroka arîkariyên sinterkirinê û dermankirina germahiya-germahiya bilind tedbîrên sereke ne ji bo baştirkirina gerîdeya germî ya seramîkên SiC.
① Optimîzekirina celeb û naveroka arîkariyên sinterkirinê
Di dema amadekirina seramîkên SiC yên bi gihandina germahiya bilind de, pir caran alîkariyên cûrbecûr têne zêdekirin. Di nav wan de, cûre û naveroka alîkariyên sinterkirinê bandorek mezin li ser gerîdeya germî ya seramîkên SiC dike. Mînakî, hêmanên Al an O yên di pergala Al2O3 de arîkarên sinterkirinê bi hêsanî di nav tora SiC de têne hilweşandin, di encamê de valahî û kêmasiyan çêdibe, ku dibe sedema zêdebûna frekansa belavbûna fononê. Wekî din, heke naveroka arîkariyên ziravkirinê kêm be, madde bi zor û zehmetî çêdibe, lê naveroka zêde ya arîkariyên ziravkirinê dê bibe sedema zêdebûna nepakî û kêmasiyan. Alîkariyên zêde yên sinterkirina qonaxa şil di heman demê de dibe ku mezinbûna tovên SiC asteng bike û rêça belaş a fononan kêm bike. Ji ber vê yekê, ji bo amadekirina seramîkên SiC yên bi germîbûna germî ya bilind, pêdivî ye ku di dema ku hewcedariyên dendika sinterkirinê bi cih tîne heya ku pêkan naveroka arîkariyên sinterkirinê kêm bikin, û hewl bidin ku alîkariyên zintirkirinê yên ku di tîrêjê SiC de veqetandin dijwar e hilbijêrin.
* Taybetmendiyên germî yên seramîkên SiC dema ku alîkariyên cihêreng ên sinterkirinê têne zêdekirin
Heya nuha, seramîkên SiC yên bi germî yên ku bi BeO-yê wekî arîkarek ziravkirinê ve têne avêtin, xwedan gihandina germahiya herî zêde ya germahiya odeyê (270W·m-1·K-1) e. Lêbelê, BeO materyalek pir jehrîn û kanserojen e, û ji bo sepana berbelav di laboratuar an qadên pîşesaziyê de ne maqûl e. Xala eutektîkî ya herî nizm a pergala Y2O3-Al2O3 1760℃ e, ku ji bo seramîkên SiC arîkarek şilkirina qonaxa şirîn a hevpar e. Lêbelê, ji ber ku Al3+ bi hêsanî di nav tora SiC de tê hilweşandin, dema ku ev pergal wekî arîkarek ziravkirinê tê bikar anîn, germahiya germahiya seramîkên SiC ji 200W·m-1·K-1 kêmtir e.
Hêmanên erdê yên kêm ên wekî Y, Sm, Sc, Gd û La bi hêsanî di tora SiC de nayên çareser kirin û xwedan têkiliyek oksîjenê ya bilind e, ku dikare bi bandor naveroka oksîjenê ya tora SiC kêm bike. Ji ber vê yekê, pergala Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) ji bo amadekirina seramîkên SiC (> 200W·m-1·K-1) arîkarek sinterkirinê ya hevpar e. Wekî mînakek arîkariya sinterkirina pergala Y2O3-Sc2O3, nirxa veqetandina îyonê ya Y3+ û Si4+ mezin e, û her du jî di çareseriya zexm de nabin. Di 1800~2600℃ de çareserbûna Sc-ê di SiC ya paqij de piçûk e, bi qasî (2~3)×1017 atom·cm-3.
② Dermankirina germahiya bilind
Dermankirina germahiya bilind a seramîkên SiC ji bo rakirina kêmasiyên tîrêjê, veqetandin û stresên bermayî, pêşvebirina veguherîna strukturî ya hin materyalên amorf berbi krîstalan, û qelskirina bandora belavbûna fononê xweş dike. Wekî din, dermankirina germahiya-germahiya bilind dikare bi bandor mezinbûna genimên SiC pêşve bibe, û di dawiyê de taybetmendiyên termal ên materyalê baştir bike. Mînakî, piştî dermankirina germahiya bilind a li 1950 ° C, rêjeya belavkirina termal a seramîkên SiC ji 83,03 mm2 · s-1 berbi 89,50 mm2 · s-1, û germahiya germahiya odeyê ji 180,94 W · m zêde bû. -1·K-1 ber 192,17W·m-1·K-1. Dermankirina germahiya-germahiya bilind bi bandor şiyana deoksîdankirinê ya arîkariya sinterkirinê ya li ser rû û tîrêjê SiC çêtir dike, û pêwendiya di navbera genimên SiC de hişktir dike. Piştî dermankirina germahiya-germahiya bilind, guheztina germî ya germahiya odeyê ya seramîkên SiC bi girîngî çêtir bûye.
Dema şandinê: Oct-24-2024