ປະຈຸບັນ,ຊິລິຄອນຄາໄບ (SiC)ແມ່ນວັດສະດຸເຊລາມິກທີ່ມີຄວາມຮ້ອນທີ່ເຮັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນທີ່ໄດ້ຖືກສຶກສາຢ່າງຈິງຈັງຢູ່ພາຍໃນແລະຕ່າງປະເທດ. ການນໍາຄວາມຮ້ອນທາງທິດສະດີຂອງ SiC ແມ່ນສູງຫຼາຍ, ແລະບາງຮູບແບບໄປເຊຍກັນສາມາດບັນລຸ 270W / mK, ເຊິ່ງເປັນຜູ້ນໍາຂອງວັດສະດຸທີ່ບໍ່ແມ່ນຕົວນໍາ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ການປະຕິບັດຄວາມຮ້ອນຂອງ SiC ສາມາດເຫັນໄດ້ໃນວັດສະດຸຍ່ອຍຂອງອຸປະກອນ semiconductor, ວັດສະດຸເຊລາມິກທີ່ມີຄວາມຮ້ອນສູງ, ເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນແລະແຜ່ນຄວາມຮ້ອນສໍາລັບການປຸງແຕ່ງ semiconductor, ວັດສະດຸແຄບຊູນສໍາລັບນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟນິວເຄລຍ, ແລະແຫວນປະທັບຕາອາຍແກັສສໍາລັບປັ໊ມ compressor.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງຊິລິຄອນຄາໄບໃນພາກສະຫນາມ semiconductor
ແຜ່ນຕັດແລະອຸປະກອນປະກອບແມ່ນອຸປະກອນຂະບວນການທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການຜະລິດຊິລິໂຄນ wafer ໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor. ຖ້າແຜ່ນຂັດແມ່ນເຮັດດ້ວຍທາດເຫຼັກສຽງໂຫວດທັງຫມົດຫຼືເຫລໍກຄາບອນ, ຊີວິດການບໍລິການຂອງມັນສັ້ນແລະຕົວຄູນການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງມັນແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່. ໃນລະຫວ່າງການປຸງແຕ່ງຂອງ wafers ຊິລິໂຄນ, ໂດຍສະເພາະໃນລະຫວ່າງການ grinding ຫຼື polishing ຄວາມໄວສູງ, ເນື່ອງຈາກການສວມໃສ່ແລະການຜິດປົກກະຕິຄວາມຮ້ອນຂອງແຜ່ນ grinding, ຄວາມແປແລະຂະຫນານຂອງ wafer ຊິລິຄອນແມ່ນຍາກທີ່ຈະຮັບປະກັນ. ແຜ່ນ grinding ທີ່ເຮັດດ້ວຍເຊລາມິກ silicon carbideມີການສວມໃສ່ຕໍ່າເນື່ອງຈາກຄວາມແຂງສູງຂອງມັນ, ແລະຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງມັນແມ່ນພື້ນຖານດຽວກັນກັບ wafers ຊິລິໂຄນ, ສະນັ້ນມັນສາມາດເປັນດິນແລະຂັດດ້ວຍຄວາມໄວສູງ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ເມື່ອ wafers ຊິລິໂຄນຖືກຜະລິດ, ພວກມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການຮັກສາຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນສູງແລະມັກຈະຖືກຂົນສົ່ງໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນເສີມ silicon carbide. ພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນທົນທານຕໍ່ຄວາມຮ້ອນແລະບໍ່ທໍາລາຍ. ກາກບອນຄ້າຍຄືເພັດ (DLC) ແລະການເຄືອບອື່ນໆສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນດ້ານເພື່ອເພີ່ມປະສິດຕິພາບ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເສຍຫາຍຂອງ wafer, ແລະປ້ອງກັນການປົນເປື້ອນຈາກການແຜ່ກະຈາຍ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ເປັນຕົວແທນຂອງວັດສະດຸ semiconductor ກວ້າງ bandgap ລຸ້ນທີສາມ, ວັດສະດຸຊິລິຄອນ carbide ໄປເຊຍກັນມີຄຸນສົມບັດເຊັ່ນ: ຄວາມກວ້າງຂອງແຖບຂະຫນາດໃຫຍ່ (ປະມານ 3 ເທົ່າຂອງ Si), ການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ (ປະມານ 3.3 ເທົ່າຂອງ Si ຫຼື 10 ເທົ່າ. ຂອງ GaAs), ອັດຕາການເຄື່ອນຍ້າຍຄວາມອີ່ມຕົວຂອງເອເລັກໂຕຣນິກສູງ (ປະມານ 2.5 ເທົ່າຂອງ Si) ແລະພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ແຕກຫັກສູງ (ປະມານ 10 ເທົ່າ. ຂອງ Si ຫຼື 5 ເທົ່າຂອງ GaAs). ອຸປະກອນ SiC ປະກອບກັບຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງອຸປະກອນວັດສະດຸ semiconductor ແບບດັ້ງເດີມໃນການປະຕິບັດຕົວຈິງແລະຄ່ອຍໆກາຍເປັນກະແສຫຼັກຂອງ semiconductors ພະລັງງານ.
ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງຊິລິໂຄນ carbide ceramics ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ
ດ້ວຍການພັດທະນາວິທະຍາສາດແລະເຕັກໂນໂລຢີຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຊິລິໂຄນ carbide ceramics ໃນຂົງເຂດ semiconductor ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງເປັນຕົວຊີ້ວັດທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການສະຫມັກຂອງຕົນໃນອຸປະກອນການຜະລິດ semiconductor. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງ ສຳ ຄັນທີ່ຈະເສີມສ້າງການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບເຄື່ອງປັ້ນດິນເຜົາ silicon carbide ທີ່ມີຄວາມຮ້ອນສູງ. ການຫຼຸດຜ່ອນເນື້ອໃນອົກຊີເຈນຂອງເສັ້ນດ່າງ, ການປັບປຸງຄວາມຫນາແຫນ້ນ, ແລະສົມເຫດສົມຜົນຂອງການຄວບຄຸມການແຜ່ກະຈາຍຂອງໄລຍະທີສອງໃນເສັ້ນດ່າງແມ່ນວິທີການຕົ້ນຕໍເພື່ອປັບປຸງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງຊິລິໂຄນ carbide ceramics.
ໃນປັດຈຸບັນ, ມີການສຶກສາຈໍານວນຫນ້ອຍກ່ຽວກັບການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ ceramics silicon carbide ໃນປະເທດຂອງຂ້າພະເຈົ້າ, ແລະຍັງມີຊ່ອງຫວ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່ເມື່ອທຽບກັບລະດັບໂລກ. ທິດທາງການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດປະກອບມີ:
●ເສີມສ້າງຂະບວນການກະກຽມການຄົ້ນຄວ້າຂອງຝຸ່ນເຊລາມິກ silicon carbide. ການກະກຽມຝຸ່ນຊິລິໂຄນ carbide ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ອົກຊີເຈນຕ່ໍາແມ່ນພື້ນຖານສໍາລັບການກະກຽມຂອງ ceramics silicon carbide ceramics ທີ່ມີຄວາມຮ້ອນສູງ;
● ເສີມສ້າງການຄັດເລືອກເຄື່ອງຊ່ວຍ sintering ແລະການຄົ້ນຄວ້າທິດສະດີທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ;
● ເສີມສ້າງການຄົ້ນຄ້ວາ ແລະ ພັດທະນາອຸປະກອນ sintering ລະດັບສູງ. ໂດຍການຄວບຄຸມຂະບວນການ sintering ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ, ມັນເປັນເງື່ອນໄຂທີ່ມີຄວາມຈໍາເປັນທີ່ຈະໄດ້ຮັບຄວາມຮ້ອນສູງຂອງຊິລິຄອນ carbide ceramics.
ມາດຕະການປັບປຸງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງຊິລິໂຄນ carbide ceramics
ກຸນແຈໃນການປັບປຸງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງ SiC ceramics ແມ່ນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຖີ່ຂອງການກະແຈກກະຈາຍ phonon ແລະເພີ່ມ phonon ຫມາຍຄວາມວ່າເສັ້ນທາງຟຣີ. ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງ SiC ຈະໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງມີປະສິດທິພາບໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ porosity ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເມັດພືດຂອງ SiC ceramics, ການປັບປຸງຄວາມບໍລິສຸດຂອງຂອບເຂດເມັດ SiC, ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບໍ່ສະອາດຂອງ SiC lattice ຫຼືຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ lattice, ແລະການເພີ່ມສາຍສົ່ງຄວາມຮ້ອນໃນ SiC. ໃນປັດຈຸບັນ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບປະເພດແລະເນື້ອໃນຂອງເຄື່ອງຊ່ວຍ sintering ແລະການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນສູງແມ່ນມາດຕະການຕົ້ນຕໍເພື່ອປັບປຸງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງເຊລາມິກ SiC.
① ການເພີ່ມປະສິດທິພາບປະເພດແລະເນື້ອໃນຂອງການຊ່ວຍເຫຼືອ sintering
ເຄື່ອງຊ່ວຍ sintering ຕ່າງໆມັກຈະຖືກເພີ່ມໃນເວລາທີ່ກະກຽມເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນສູງ SiC ceramics. ໃນບັນດາພວກເຂົາ, ປະເພດແລະເນື້ອໃນຂອງ sintering aids ມີອິດທິພົນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງ SiC ceramics. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ອົງປະກອບ Al ຫຼື O ໃນລະບົບ Al2O3 sintering aids ໄດ້ຖືກລະລາຍໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍເຂົ້າໄປໃນ SiC lattice, ເຮັດໃຫ້ມີການຫວ່າງງານແລະຂໍ້ບົກພ່ອງ, ຊຶ່ງນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຂຶ້ນໃນຄວາມຖີ່ຂອງການກະແຈກກະຈາຍ phonon. ນອກຈາກນັ້ນ, ຖ້າຫາກວ່າເນື້ອໃນຂອງການຊ່ວຍເຫຼືອ sintering ຕ່ໍາ, ອຸປະກອນການແມ່ນຍາກທີ່ຈະ sinter ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນ, ໃນຂະນະທີ່ເນື້ອໃນສູງຂອງ sintering ການຊ່ວຍເຫຼືອຈະນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ impurities ແລະຂໍ້ບົກພ່ອງ. ການຊ່ວຍເຫຼືອໄລຍະຂອງແຫຼວຫຼາຍເກີນໄປອາດຈະຍັບຍັ້ງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງເມັດ SiC ແລະຫຼຸດຜ່ອນເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ມີປະໂຫຍດຂອງ phonons. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອກະກຽມການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ SiC ceramics, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງຫຼຸດຜ່ອນເນື້ອໃນຂອງ sintering aids ຫຼາຍເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນຂະນະທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ sintering, ແລະພະຍາຍາມເລືອກ sintering aids ຍາກທີ່ຈະລະລາຍຢູ່ໃນເສັ້ນ SiC.
* ຄຸນສົມບັດຄວາມຮ້ອນຂອງ SiC ceramics ໃນເວລາທີ່ການຊ່ວຍເຫຼືອ sintering ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນ
ປະຈຸບັນ, ເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມກົດດັນຮ້ອນ sintered ກັບ BeO ເປັນເຄື່ອງຊ່ວຍ sintering ມີຄວາມຮ້ອນສູງສຸດໃນຫ້ອງ-ອຸນຫະພູມ (270W·m-1·K-1). ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, BeO ແມ່ນວັດສະດຸທີ່ເປັນພິດສູງແລະເປັນສານກໍ່ມະເຮັງ, ແລະບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຫ້ອງທົດລອງຫຼືຂົງເຂດອຸດສາຫະກໍາ. ຈຸດ eutectic ຕ່ໍາສຸດຂອງລະບົບ Y2O3-Al2O3 ແມ່ນ 1760 ℃, ເຊິ່ງເປັນເຄື່ອງຊ່ວຍ sintering ຂອງແຫຼວທົ່ວໄປສໍາລັບ SiC ceramics. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ເນື່ອງຈາກ Al3+ ຖືກລະລາຍເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນ SiC ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ, ເມື່ອລະບົບນີ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນເຄື່ອງຊ່ວຍໃນການເຜົາຜະຫຼິດ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນໃນຫ້ອງ-ອຸນຫະພູມຂອງ SiC ceramics ແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 200W·m-1·K-1.
ອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກເຊັ່ນ Y, Sm, Sc, Gd ແລະ La ແມ່ນບໍ່ສາມາດລະລາຍໄດ້ງ່າຍໃນ SiC lattice ແລະມີອົກຊີເຈນທີ່ສູງ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນປະລິມານອົກຊີຂອງ SiC lattice ໄດ້. ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບ Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) ແມ່ນເຄື່ອງຊ່ວຍ sintering ທົ່ວໄປສໍາລັບການກະກຽມການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ (>200W·m-1·K-1) SiC ceramics. ເອົາຕົວຊ່ວຍ sintering ລະບົບ Y2O3-Sc2O3 ເປັນຕົວຢ່າງ, ຄ່າ deviation ion ຂອງ Y3+ ແລະ Si4+ ແມ່ນໃຫຍ່, ແລະທັງສອງບໍ່ໄດ້ຜ່ານການແກ້ໄຂແຂງ. ການລະລາຍຂອງ Sc ໃນ SiC ບໍລິສຸດຢູ່ທີ່ 1800 ~ 2600 ℃ແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ປະມານ (2 ~ 3) × 1017atoms · cm-3.
② ການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນດ້ວຍອຸນຫະພູມສູງ
ການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນສູງຂອງເຊລາມິກ SiC ແມ່ນເອື້ອອໍານວຍໃຫ້ແກ່ການກໍາຈັດຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງເສັ້ນດ່າງ, ການເຄື່ອນທີ່ແລະຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ຕົກຄ້າງ, ສົ່ງເສີມການຫັນປ່ຽນໂຄງສ້າງຂອງວັດສະດຸ amorphous ບາງເປັນໄປເຊຍກັນ, ແລະເຮັດໃຫ້ຜົນກະທົບກະແຈກກະຈາຍ phonon ອ່ອນລົງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນສູງສາມາດສົ່ງເສີມການເຕີບໂຕຂອງເມັດ SiC ໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ແລະສຸດທ້າຍປັບປຸງຄຸນສົມບັດຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ຫຼັງຈາກການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນໃນອຸນຫະພູມສູງຢູ່ທີ່ 1950 ° C, ຕົວຄູນການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຮ້ອນຂອງ SiC ceramics ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 83.03mm2·s-1 ເປັນ 89.50mm2·s-1, ແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນໃນຫ້ອງເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 180.94W·m. -1·K-1 ເຖິງ 192.17W·m-1·K-1. ການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນສູງປະສິດທິຜົນປັບປຸງຄວາມສາມາດໃນການ deoxidation ຂອງການຊ່ວຍເຫຼືອ sintering ເທິງພື້ນຜິວ SiC ແລະ lattice, ແລະເຮັດໃຫ້ການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງເມັດ SiC tighter. ຫຼັງຈາກການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນສູງ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນໃນຫ້ອງ - ອຸນຫະພູມຂອງເຊລາມິກ SiC ໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ເວລາປະກາດ: ຕຸລາ 24-2024