Ayeuna,silikon karbida (SiC)mangrupakeun bahan keramik thermally conductive anu aktip diajar di imah jeung di mancanagara. Konduktivitas termal téoritis SiC pisan luhur, sareng sababaraha bentuk kristal tiasa ngahontal 270W / mK, anu parantos janten pamimpin diantara bahan non-konduktif. Salaku conto, aplikasi konduktivitas termal SiC tiasa ditingali dina bahan substrat alat semikonduktor, bahan keramik konduktivitas termal tinggi, pamanas sareng pelat pemanasan pikeun pamrosésan semikonduktor, bahan kapsul pikeun bahan bakar nuklir, sareng cingcin sealing gas pikeun pompa kompresor.
Aplikasi tinasilikon karbidadina widang semikonduktor
Cakram grinding na fixtures mangrupakeun parabot prosés penting pikeun produksi wafer silikon dina industri semikonduktor. Lamun disc grinding dijieunna tina beusi tuang atawa baja karbon, hirup layanan na pondok tur koefisien ékspansi termal na badag. Salila ngolah wafers silikon, utamana salila grinding-speed tinggi atawa polishing, alatan maké jeung deformasi termal tina disc grinding, flatness na parallelism tina wafer silikon hese ngajamin. disc grinding dijieunna tinasilikon carbide keramikboga maké low alatan karasa tinggi na, sarta koefisien ékspansi termal na dasarna sarua jeung wafers silikon, ku kituna bisa taneuh sarta digosok dina speed tinggi.
Salaku tambahan, nalika wafer silikon diproduksi, aranjeunna kedah ngalaman perlakuan panas suhu luhur sareng sering diangkut nganggo alat karbida silikon. Aranjeunna tahan panas sareng henteu ngaruksak. Inten-kawas karbon (DLC) jeung coatings séjén bisa dilarapkeun dina beungeut cai pikeun ningkatkeun pidangan kinerja, alleviate karuksakan wafer, sarta nyegah kontaminasi tina nyebarkeun.
Saterusna, salaku wawakil bahan semikonduktor wide-bandgap generasi katilu, silikon carbide bahan kristal tunggal mibanda sipat kayaning lebar bandgap badag (kira-kira 3 kali tina Si), konduktivitas termal tinggi (kira-kira 3,3 kali tina Si atawa 10 kali). GaAs), laju migrasi jenuh éléktron tinggi (kira-kira 2,5 kali tina Si) jeung médan listrik ngarecahna tinggi (kira-kira 10 kali tina Si atawa 5 kali tina GaAs). Alat-alat SiC ngadamel cacad alat-alat bahan semikonduktor tradisional dina aplikasi praktis sareng laun-laun janten arus utama semikonduktor kakuatan.
Paménta pikeun keramik konduktivitas termal tinggi silikon karbida parantos ningkat sacara dramatis
Kalayan pamekaran sains sareng téknologi anu terus-terusan, paménta pikeun aplikasi keramik karbida silikon dina widang semikonduktor parantos ningkat sacara dramatis, sareng konduktivitas termal anu luhur mangrupikeun indikator konci pikeun aplikasina dina komponén peralatan manufaktur semikonduktor. Ku alatan éta, éta krusial pikeun nguatkeun panalungtikan ngeunaan konduktivitas termal tinggi silikon carbide keramik. Ngurangan eusi oksigén kisi, ningkatkeun dénsitas, sareng sacara wajar ngatur distribusi fase kadua dina kisi mangrupikeun metode utama pikeun ningkatkeun konduktivitas termal keramik karbida silikon.
Ayeuna, aya sababaraha studi ngeunaan konduktivitas termal tinggi silikon carbide keramik di nagara kuring, sarta masih aya gap badag dibandingkeun jeung tingkat dunya. Arah panalungtikan kahareup ngawengku:
●Strengthen panalungtikan prosés persiapan silikon carbide bubuk keramik. Persiapan-purity tinggi, low-oksigén bubuk silikon carbide mangrupa dasar pikeun persiapan keramik konduktivitas termal tinggi silikon carbide;
● Nguatkeun seleksi AIDS sintering jeung panalungtikan téoritis patali;
●Strengthen panalungtikan sarta pamekaran parabot sintering tinggi-tungtung. Ku ngatur prosés sintering pikeun ménta hiji microstructure lumrah, éta kaayaan diperlukeun pikeun ménta konduktivitas termal tinggi silikon carbide keramik.
Ukuran pikeun ningkatkeun konduktivitas termal keramik silikon karbida
Konci pikeun ningkatkeun konduktivitas termal keramik SiC nyaéta ngirangan frékuénsi paburencay fonon sareng ningkatkeun jalur bébas phonon hartosna. The konduktivitas termal tina SiC bakal éféktif ningkat ku ngurangan porosity jeung dénsitas wates sisikian keramik SiC, ngaronjatkeun purity wates sisikian SiC, ngurangan pangotor kisi SiC atanapi defects kisi, sarta ngaronjatkeun pamawa transmisi aliran panas di SiC. Ayeuna, optimalisasi jinis sareng eusi alat sintering sareng perlakuan panas suhu luhur mangrupikeun ukuran utama pikeun ningkatkeun konduktivitas termal keramik SiC.
① Ngaoptimalkeun jinis sareng eusi alat bantu sintering
Rupa-rupa bantuan sintering mindeng ditambahkeun nalika Nyiapkeun konduktivitas termal tinggi keramik SiC. Diantarana, jinis sareng eusi alat bantu sintering gaduh pangaruh anu ageung kana konduktivitas termal keramik SiC. Contona, unsur Al atawa O dina alat sintering sistem Al2O3 gampang leyur kana kisi SiC, hasilna vacancies sarta defects, nu ngabalukarkeun kanaékan frékuénsi scattering fonon. Salaku tambahan, upami eusi alat bantu sintering rendah, bahanna hese sinter sareng densify, sedengkeun bahan bantu sintering anu luhur bakal nyababkeun paningkatan najis sareng cacad. Alat bantu sintering fase cair anu kaleuleuwihan ogé tiasa ngahambat pertumbuhan séréal SiC sareng ngirangan jalur bébas rata-rata fonon. Ku alatan éta, dina raraga nyiapkeun keramik SiC konduktivitas termal tinggi, perlu pikeun ngurangan eusi AIDS sintering saloba mungkin bari minuhan sarat dénsitas sintering, sarta coba milih AIDS sintering nu hese leyur dina kisi SiC.
* Sipat termal keramik SiC nalika alat bantu sintering anu béda ditambah
Ayeuna, keramik SiC panas-dipencet sintered kalawan BeO salaku bantuan sintering boga konduktivitas termal suhu kamar maksimum (270W·m-1·K-1). Nanging, BeO mangrupikeun bahan anu kacida toksik sareng karsinogenik, sareng henteu cocog pikeun aplikasi anu nyebar di laboratorium atanapi widang industri. Titik eutektik panghandapna tina sistem Y2O3-Al2O3 nyaéta 1760 ℃, anu mangrupikeun bantuan sintering fase cair umum pikeun keramik SiC. Sanajan kitu, saprak Al3 + gampang leyur kana kisi SiC, nalika sistem ieu dipaké salaku bantuan sintering, konduktivitas termal kamar-suhu keramik SiC kirang ti 200W·m-1·K-1.
Unsur bumi jarang sapertos Y, Sm, Sc, Gd sareng La henteu gampang leyur dina kisi SiC sareng gaduh afinitas oksigén anu luhur, anu sacara efektif tiasa ngirangan eusi oksigén tina kisi SiC. Ku alatan éta, sistem Y2O3-RE2O3 (RE = Sm, Sc, Gd, La) mangrupakeun bantuan sintering umum pikeun Nyiapkeun konduktivitas termal tinggi (> 200W · m-1 · K-1) SiC keramik. Nyandak bantuan sintering sistem Y2O3-Sc2O3 sabagé conto, nilai simpangan ion Y3 + jeung Si4 + badag, sarta duanana henteu ngalaman solusi padet. Kaleyuran Sc dina SiC murni dina 1800 ~ 2600 ℃ leutik, kira-kira (2 ~ 3) × 1017atom · cm-3.
② perlakuan panas suhu luhur
Perlakuan panas suhu luhur keramik SiC nyaéta kondusif pikeun ngaleungitkeun defects kisi, dislocations sarta stresses residual, promosi transformasi struktural sababaraha bahan amorf kana kristal, sarta weakening efek scattering fonon. Sajaba ti éta, perlakuan panas-suhu luhur bisa éféktif ngamajukeun tumuwuhna séréal SiC, sarta pamustunganana ngaronjatkeun sipat termal tina bahan. Contona, sanggeus perlakuan panas-suhu luhur dina 1950 ° C, koefisien difusi termal keramik SiC ngaronjat tina 83.03mm2·s-1 nepi ka 89.50mm2·s-1, sarta konduktivitas termal suhu kamar ngaronjat tina 180.94W·m. -1·K-1 nepi ka 192,17W·m-1·K-1. Perlakuan panas-suhu luhur éféktif ngaronjatkeun kamampuh deoxidation tina bantuan sintering dina beungeut SiC jeung kisi, sarta ngajadikeun sambungan antara séréal SiC tighter. Saatos perlakuan panas suhu luhur, konduktivitas termal suhu kamar tina keramik SiC parantos ningkat sacara signifikan.
waktos pos: Oct-24-2024