Bħalissa,karbur tas-silikon (SiC)huwa materjal taċ-ċeramika termalment konduttiv li huwa studjat b'mod attiv fid-dar u barra. Il-konduttività termali teoretika tas-SiC hija għolja ħafna, u xi forom tal-kristall jistgħu jilħqu 270W/mK, li diġà huwa mexxej fost materjali mhux konduttivi. Pereżempju, l-applikazzjoni tal-konduttività termali SiC tista 'tidher fil-materjali sottostrat ta' apparati semikondutturi, materjali taċ-ċeramika ta 'konduttività termali għolja, ħiters u pjanċi tat-tisħin għall-ipproċessar tas-semikondutturi, materjali tal-kapsuli għall-fjuwil nukleari, u ċrieki tas-siġillar tal-gass għall-pompi tal-kompressuri.
Applikazzjoni ta'karbur tas-silikonfil-qasam tas-semikondutturi
Id-diski u l-attrezzaturi tat-tħin huma tagħmir ta 'proċess importanti għall-produzzjoni tal-wejfer tas-silikon fl-industrija tas-semikondutturi. Jekk id-diska tat-tħin hija magħmula minn ħadid fondut jew azzar tal-karbonju, il-ħajja tas-servizz tagħha hija qasira u l-koeffiċjent ta 'espansjoni termali tiegħu huwa kbir. Matul l-ipproċessar ta 'wejfers tas-silikon, speċjalment waqt tħin jew illustrar b'veloċità għolja, minħabba l-ilbies u d-deformazzjoni termali tad-diska tat-tħin, il-flatness u l-paralleliżmu tal-wejfer tas-silikon huma diffiċli biex jiġu ggarantiti. Id-diska tat-tħin magħmula minnĊeramika tal-karbur tas-silikongħandu xedd baxx minħabba l-ebusija għolja tiegħu, u l-koeffiċjent ta 'espansjoni termali tiegħu huwa bażikament l-istess bħal dak tal-wejfers tas-silikon, u għalhekk jista' jiġi mitħun u illustrat b'veloċità għolja.
Barra minn hekk, meta l-wejfers tas-silikon jiġu prodotti, jeħtieġ li jgħaddu minn trattament tas-sħana b'temperatura għolja u ħafna drabi jiġu ttrasportati bl-użu ta 'tagħmir tal-karbur tas-silikon. Huma reżistenti għas-sħana u mhux distruttivi. Karbonju bħal djamanti (DLC) u kisjiet oħra jistgħu jiġu applikati fuq il-wiċċ biex itejbu l-prestazzjoni, itaffu l-ħsara tal-wejfer, u jipprevjenu l-kontaminazzjoni milli tinfirex.
Barra minn hekk, bħala rappreżentant tal-materjali semikondutturi ta 'bandgap wiesa' tat-tielet ġenerazzjoni, materjali tal-kristall wieħed tal-karbur tas-silikon għandhom proprjetajiet bħal wisa 'bandgap kbira (madwar 3 darbiet dik tas-Si), konduttività termali għolja (madwar 3.3 darbiet dik tas-Si jew 10 darbiet dik ta 'GaAs), rata għolja ta' migrazzjoni ta 'saturazzjoni ta' elettroni (madwar 2.5 darbiet dik ta 'Si) u kamp elettriku ta' tqassim għoli (madwar 10 darbiet dak ta 'Si jew 5 darbiet dak tal-GaAs). L-apparati SiC jagħmlu tajjeb għad-difetti tal-apparati tradizzjonali tal-materjal semikonduttur f'applikazzjonijiet prattiċi u gradwalment qed isiru l-mainstream tas-semikondutturi tal-enerġija.
Id-domanda għal ċeramika tal-karbur tas-silikon ta 'konduttività termali għolja żdiedet b'mod drammatiku
Bl-iżvilupp kontinwu tax-xjenza u t-teknoloġija, id-domanda għall-applikazzjoni taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon fil-qasam tas-semikondutturi żdiedet b'mod drammatiku, u l-konduttività termali għolja hija indikatur ewlieni għall-applikazzjoni tagħha fil-komponenti tat-tagħmir tal-manifattura tas-semikondutturi. Għalhekk, huwa kruċjali li tissaħħaħ ir-riċerka dwar iċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon ta 'konduttività termali għolja. It-tnaqqis tal-kontenut tal-ossiġnu tal-kannizzata, it-titjib tad-densità, u r-regolazzjoni raġonevoli tad-distribuzzjoni tat-tieni fażi fil-kannizzata huma l-metodi ewlenin biex tittejjeb il-konduttività termali taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon.
Fil-preżent, hemm ftit studji dwar iċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon ta 'konduttività termali għolja f'pajjiżi, u għad hemm vojt kbir meta mqabbel mal-livell dinji. Id-direzzjonijiet ta' riċerka futuri jinkludu:
●Strengthen ir-riċerka tal-proċess tal-preparazzjoni tat-trab taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon. Il-preparazzjoni ta 'purità għolja, trab tal-karbur tas-silikon b'livell baxx ta' ossiġnu hija l-bażi għall-preparazzjoni ta 'ċeramika tal-karbur tas-silikon ta' konduttività termali għolja;
● Issaħħaħ l-għażla ta 'għajnuniet għas-sinterizzazzjoni u riċerka teoretika relatata;
●Saħħu r-riċerka u l-iżvilupp ta 'tagħmir ta' sinterizzazzjoni high-end. Billi tirregola l-proċess tas-sinterizzazzjoni biex tinkiseb mikrostruttura raġonevoli, hija kundizzjoni meħtieġa biex tinkiseb ċeramika tal-karbur tas-silikon ta 'konduttività termali għolja.
Miżuri biex itejbu l-konduttività termali taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon
Iċ-ċavetta għat-titjib tal-konduttività termali taċ-ċeramika SiC hija li titnaqqas il-frekwenza tat-tifrix tal-phonon u tiżdied il-mogħdija ħielsa tal-medja tal-phonon. Il-konduttività termali tas-SiC se tittejjeb b'mod effettiv billi titnaqqas il-porożità u d-densità tal-konfini tal-qamħ taċ-ċeramika SiC, ittejjeb il-purità tal-konfini tal-qamħ tas-SiC, tnaqqas l-impuritajiet tal-kannizzata SiC jew id-difetti tal-kannizzata, u żżid it-trasportatur tat-trasmissjoni tal-fluss tas-sħana f'SiC. Fil-preżent, l-ottimizzazzjoni tat-tip u l-kontenut ta 'għajnuniet għas-sinterizzazzjoni u trattament tas-sħana b'temperatura għolja huma l-miżuri ewlenin biex tittejjeb il-konduttività termali taċ-ċeramika SiC.
① L-ottimizzazzjoni tat-tip u l-kontenut ta 'għajnuniet għas-sinterizzazzjoni
Ħafna drabi jiġu miżjuda diversi għajnuniet għas-sinterizzazzjoni meta jiġu ppreparati ċeramika SiC ta 'konduttività termali għolja. Fost dawn, it-tip u l-kontenut ta 'għajnuniet għas-sinterizzazzjoni għandhom influwenza kbira fuq il-konduttività termali taċ-ċeramika SiC. Pereżempju, elementi Al jew O fl-għajnuniet tas-sinterizzazzjoni tas-sistema Al2O3 jinħallu faċilment fil-kannizzata SiC, li jirriżultaw f'postijiet battala u difetti, li jwasslu għal żieda fil-frekwenza tat-tifrix tal-fonon. Barra minn hekk, jekk il-kontenut ta 'għajnuniet tas-sinterizzazzjoni huwa baxx, il-materjal huwa diffiċli biex sinterizzat u densifikat, filwaqt li kontenut għoli ta' għajnuniet għas-sinterizzazzjoni se jwassal għal żieda fl-impuritajiet u difetti. Għajnuniet ta 'sinterizzazzjoni tal-fażi likwida eċċessiva jistgħu wkoll jinibixxu t-tkabbir tal-ħbub tas-SiC u jnaqqsu l-mogħdija ħielsa medja ta' fononi. Għalhekk, sabiex tipprepara ċeramika SiC ta 'konduttività termali għolja, huwa meħtieġ li jitnaqqas il-kontenut ta' għajnuniet għas-sinterizzazzjoni kemm jista 'jkun filwaqt li jissodisfaw ir-rekwiżiti tad-densità tas-sinterizzazzjoni, u jippruvaw jagħżlu għajnuniet għas-sinterizzazzjoni li huma diffiċli biex jinħall fil-kannizzata SiC.
* Proprjetajiet termali taċ-ċeramika SiC meta jiġu miżjuda għajnuniet differenti għas-sinterizzazzjoni
Bħalissa, iċ-ċeramika SiC ippressata bis-sħana sinterizzata b'BeO bħala għajnuna għas-sinterizzazzjoni għandha l-konduttività termali massima f'temperatura tal-kamra (270W·m-1·K-1). Madankollu, BeO huwa materjal tossiku ħafna u karċinoġeniku, u mhuwiex adattat għal applikazzjoni mifruxa f'laboratorji jew oqsma industrijali. L-iktar punt ewtektiku baxx tas-sistema Y2O3-Al2O3 huwa 1760℃, li hija għajnuna komuni għas-sinterizzazzjoni tal-fażi likwida għaċ-ċeramika SiC. Madankollu, peress li Al3 + jinħall faċilment fil-kannizzata SiC, meta din is-sistema tintuża bħala għajnuna għas-sinterizzazzjoni, il-konduttività termali tat-temperatura tal-kamra taċ-ċeramika SiC hija inqas minn 200W·m-1·K-1.
Elementi tad-dinja rari bħal Y, Sm, Sc, Gd u La mhumiex faċilment solubbli fil-kannizzata SiC u għandhom affinità għolja għall-ossiġnu, li tista 'tnaqqas b'mod effettiv il-kontenut ta' ossiġnu tal-kannizzata SiC. Għalhekk, is-sistema Y2O3-RE2O3 (RE = Sm, Sc, Gd, La) hija għajnuna komuni għas-sinterizzazzjoni għat-tħejjija ta 'ċeramika SiC ta' konduttività termali għolja (> 200W·m-1·K-1). Meta tieħu l-għajnuna tas-sinterizzazzjoni tas-sistema Y2O3-Sc2O3 bħala eżempju, il-valur tad-devjazzjoni tal-jone ta 'Y3 + u Si4 + huwa kbir, u t-tnejn ma jgħaddux minn soluzzjoni solida. Is-solubilità ta 'Sc f'SiC pur f'1800 ~ 2600 ℃ hija żgħira, madwar (2 ~ 3) × 1017atomi · ċm-3.
② Trattament tas-sħana b'temperatura għolja
It-trattament bis-sħana b'temperatura għolja taċ-ċeramika SiC iwassal biex jelimina d-difetti tal-kannizzata, id-dislokazzjonijiet u l-istress residwu, jippromwovi t-trasformazzjoni strutturali ta 'xi materjali amorfu għal kristalli, u jdgħajjef l-effett tat-tifrix tal-phonon. Barra minn hekk, it-trattament tas-sħana b'temperatura għolja jista 'jippromwovi b'mod effettiv it-tkabbir tal-ħbub SiC, u fl-aħħar itejjeb il-proprjetajiet termali tal-materjal. Pereżempju, wara trattament tas-sħana b'temperatura għolja f'1950 ° C, il-koeffiċjent tad-diffużjoni termali taċ-ċeramika SiC żdied minn 83.03mm2·s-1 għal 89.50mm2·s-1, u l-konduttività termali fit-temperatura tal-kamra żdiedet minn 180.94W·m -1·K-1 sa 192.17W·m-1·K-1. It-trattament tas-sħana b'temperatura għolja jtejjeb b'mod effettiv il-kapaċità ta 'deossidazzjoni tal-għajnuna tas-sinterizzazzjoni fuq il-wiċċ u l-kannizzata tas-SiC, u jagħmel il-konnessjoni bejn il-ħbub tas-SiC aktar strett. Wara trattament tas-sħana b'temperatura għolja, il-konduttività termali tat-temperatura tal-kamra taċ-ċeramika SiC tjiebet b'mod sinifikanti.
Ħin tal-post: Ottubru-24-2024