Momentan,Siliciumcarbid (SiC)ass en thermesch leitend Keramikmaterial dat aktiv doheem an am Ausland studéiert gëtt. Déi theoretesch thermesch Konduktivitéit vu SiC ass ganz héich, an e puer Kristallforme kënnen 270W / mK erreechen, wat scho e Leader ënner net-leitend Materialien ass. Zum Beispill kann d'Applikatioun vu SiC thermesch Konduktivitéit an de Substratmaterialien vun Hallefleitgeräter gesi ginn, héich thermesch Konduktivitéit Keramikmaterialien, Heizungen an Heizplacke fir Hallefleitveraarbechtung, Kapselmaterialien fir Nuklearbrennstoff a Gasdichtungsringen fir Kompressorpompelen.
Applikatioun vunSiliziumkarbidam semiconductor Beräich
Schleifen Discs an Armaturen si wichteg Prozessausrüstung fir Siliziumwafer Produktioun an der Hallefleitindustrie. Wann d'Schleifscheif aus Goss oder Kuelestol gemaach ass, ass säi Liewensdauer kuerz a seng thermesch Expansiounskoeffizient ass grouss. Wärend der Veraarbechtung vu Siliciumwafers, virun allem während High-Speed-Schleifen oder Polieren, wéinst der Verschleiung an der thermescher Verformung vun der Schleifscheif, sinn d'Flaachheet an d'Parallalismus vum Siliziumwafer schwéier ze garantéieren. D'Schleifscheif ausSiliziumkarbid Keramikhuet niddereg Verschleiung wéinst senger héijer Hardness, a säin thermesche Expansiounskoeffizient ass am Fong d'selwecht wéi dee vu Siliziumwafers, sou datt et mat héijer Geschwindegkeet gemoolt a poléiert ka ginn.
Zousätzlech, wann Siliziumwafere produzéiert ginn, musse se eng Héichtemperatur-Hëtztbehandlung ënnerhuelen a ginn dacks mat Siliziumkarbidarmaturen transportéiert. Si sinn Hëtzt-resistent an net-zerstéierend. Diamantähnlech Kuelestoff (DLC) an aner Beschichtungen kënnen op der Uewerfläch applizéiert ginn fir d'Performance ze verbesseren, Waferschued ze linderen an d'Verbreedung vu Kontaminatioun ze vermeiden.
Ausserdeem, als Vertrieder vun der drëtter Generatioun breet Bandgap Hallefleitmaterialien, Siliziumkarbid Eenkristallmaterialien hunn Eegeschafte wéi grouss Bandgap Breet (ongeféier 3 Mol déi vu Si), héich thermesch Konduktivitéit (ongeféier 3,3 Mol déi vu Si oder 10 Mol déi vu GaAs), héich Elektronen Sättigung Migratiounsquote (ongeféier 2,5 Mol dee vu Si) an héich Decompte elektrescht Feld (ongeféier 10 Mol dee vu Si oder 5 Mol dee vu GaAs). SiC Apparater kompenséieren d'Mängel vun traditionellen Halbleitermaterialgeräter a prakteschen Uwendungen a ginn no an no den Mainstream vu Kraafthalbleiteren.
D'Nofro fir héich thermesch Konduktivitéit Siliziumkarbid Keramik ass dramatesch eropgaang
Mat der kontinuéierlecher Entwécklung vu Wëssenschaft an Technologie ass d'Nofro fir d'Applikatioun vu Siliziumkarbidkeramik am Halbleiterfeld drastesch eropgaang, an héich thermesch Konduktivitéit ass e Schlësselindikator fir seng Uwendung an Halbleiterfabrikatiounsausrüstungskomponenten. Dofir ass et entscheedend d'Fuerschung iwwer héich thermesch Konduktivitéit Siliziumkarbid Keramik ze stäerken. D'Reduktioun vum Gitter Sauerstoffgehalt, d'Verbesserung vun der Dicht a vernünfteg Regulatioun vun der Verdeelung vun der zweeter Phase am Gitter sinn d'Haaptmethoden fir d'thermesch Konduktivitéit vu Siliziumkarbidkeramik ze verbesseren.
Am Moment ginn et wéineg Studien iwwer héich thermesch Konduktivitéit Siliziumkarbid Keramik a mengem Land, an et gëtt nach ëmmer e grousse Spalt am Verglach zum Weltniveau. Zukünfteg Fuerschungsrichtungen enthalen:
●Stäerkt d'Virbereedungsprozessfuerschung vu Siliziumkarbid Keramikpulver. D'Virbereedung vun héich-Rengheet, niddereg-Sauerstoff Silizium Carbide Pudder ass d'Basis fir d'Virbereedung vun héich thermesch Konduktivitéit Silizium Carbide Keramik;
● Stäerkung vun der Auswiel vun sinter Hëllefsmëttel a verbonne theoretesch Fuerschung;
●Stäerkung vun der Fuerschung an Entwécklung vun héich-Enn sintering Equipement. Duerch d'Reguléierung vum Sinterprozess fir eng raisonnabel Mikrostruktur ze kréien, ass et eng noutwendeg Bedingung fir héich thermesch Konduktivitéit Siliziumkarbid Keramik ze kréien.
Moossname fir d'thermesch Konduktivitéit vu Siliziumkarbidkeramik ze verbesseren
De Schlëssel fir d'thermesch Konduktivitéit vu SiC Keramik ze verbesseren ass d'Phonon-Streuungsfrequenz ze reduzéieren an de Phonon-mëttelfräie Wee ze erhéijen. D'thermesch Konduktivitéit vu SiC gëtt effektiv verbessert andeems d'Porositéit an d'Korngrenzdichte vu SiC Keramik reduzéiert ginn, d'Rengheet vu SiC Kärgrenzen ze verbesseren, d'SiC Gitter Gëftstoffer oder Gitterfehler ze reduzéieren, an d'Wärmestroumtransmissionsträger am SiC erhéijen. Am Moment sinn d'Optimiséierung vun der Aart an den Inhalt vu Sinterhëllef an Héichtemperatur-Hëtztbehandlung d'Haaptmoossnamen fir d'Wärmeleitung vu SiC Keramik ze verbesseren.
① Optimisatioun vun der Aart an Inhalt vu Sinterhëllef
Verschidde Sinterhëllef ginn dacks bäigefüügt wann Dir SiC Keramik mat héijer thermescher Konduktivitéit virbereet. Ënnert hinnen hunn d'Aart an den Inhalt vu Sinterhëllef e groussen Afloss op d'thermesch Konduktivitéit vu SiC Keramik. Zum Beispill, Al oder O Elementer am Al2O3 System Sintering Hëllefsmëttel sinn einfach an der SiC Gitter opgeléist, doraus zu Vakanzen a Mängel, déi zu enger Erhéijung vun der Phonon Streuung Frequenz féiert. Zousätzlech, wann den Inhalt vu Sinterhëllef niddereg ass, ass d'Material schwéier ze sinteren an ze dichten, während en héije Inhalt vu Sinterhëllef zu enger Erhéijung vun Gëftstoffer a Mängel féiert. Exzessiv flësseg Phase Sintering Hëllefsmëttel kënnen och de Wuesstum vu SiC Kären hemmen an de mëttlere fräie Wee vu Phononen reduzéieren. Dofir, fir héich thermesch Konduktivitéit SiC Keramik ze preparéieren, ass et néideg fir den Inhalt vu Sinterhëllef sou vill wéi méiglech ze reduzéieren, während d'Ufuerderunge vun der Sinterdichtheet entspriechen, a probéiert Sinterhëllef ze wielen déi schwéier am SiC Gitter opléisen.
* Thermesch Eegeschafte vu SiC Keramik wann verschidde Sinterhëllef bäigefüügt ginn
Momentan, waarm gepresste SiC Keramik gesintert mat BeO als Sinterhëllef hunn déi maximal Raumtemperatur thermesch Konduktivitéit (270W·m-1·K-1). Wéi och ëmmer, BeO ass en héich gëftegt Material a karzinogent, an ass net gëeegent fir verbreet Uwendung an Laboratoiren oder Industrieberäicher. Den niddregsten eutektesche Punkt vum Y2O3-Al2O3 System ass 1760 ℃, wat eng gemeinsam Flëssegphase Sinterhëllef fir SiC Keramik ass. Wéi och ëmmer, well Al3+ liicht an d'SiC Gitter opgeléist gëtt, wann dëse System als Sinterhëllef benotzt gëtt, ass d'Raumtemperatur thermesch Konduktivitéit vu SiC Keramik manner wéi 200W·m-1·K-1.
Selten Äerdelementer wéi Y, Sm, Sc, Gd a La sinn net liicht löslech am SiC Gitter an hunn eng héich Sauerstoffaffinitéit, wat den Sauerstoffgehalt vum SiC Gitter effektiv reduzéiere kann. Dofir ass Y2O3-RE2O3 (RE = Sm, Sc, Gd, La) System eng gemeinsam Sinterhëllef fir héich thermesch Konduktivitéit (> 200W·m-1·K-1) SiC Keramik ze preparéieren. Huelt d'Y2O3-Sc2O3 System Sinterhëllef als Beispill, den Ionabweichungswäert vun Y3+ a Si4+ ass grouss, an déi zwee ënnerleien keng zolidd Léisung. D'Léislechkeet vu Sc a pure SiC bei 1800 ~ 2600 ℃ ass kleng, ongeféier (2 ~ 3) × 1017 Atomer · cm-3.
② Héich Temperatur Hëtzt Behandlung
Héichtemperatur Wärmebehandlung vu SiC Keramik ass förderlech fir Gitterfehler, Dislokatiounen a Reschtspannungen ze eliminéieren, d'strukturell Transformatioun vun e puer amorphen Materialien zu Kristallen ze förderen an de Phonon-Streuungseffekt ze schwächen. Zousätzlech kann d'Héichtemperatur-Hëtztbehandlung effektiv de Wuesstum vu SiC-Kären förderen, a schlussendlech d'thermesch Eegeschafte vum Material verbesseren. Zum Beispill, no héijer Temperatur Wärmebehandlung bei 1950 ° C, ass den thermesche Diffusiounskoeffizient vu SiC Keramik vun 83.03mm2·s-1 op 89.50mm2·s-1 eropgaang, an d'Raumtemperaturthermesch Konduktivitéit erhéicht vun 180.94W·m -1·K-1 bis 192.17W·m-1·K-1. Héichtemperatur Wärmebehandlung verbessert effektiv d'Deoxidatiounsfäegkeet vun der Sinterhëllef op der SiC Uewerfläch a Gitter, a mécht d'Verbindung tëscht SiC Kären méi enk. No héijer Temperatur Wärmebehandlung ass d'Raumtemperatur thermesch Konduktivitéit vu SiC Keramik wesentlech verbessert ginn.
Post Zäit: Okt-24-2024