Kwa sasa,silicon carbudi (SiC)ni nyenzo ya kauri inayoendesha joto ambayo inasomwa kikamilifu nyumbani na nje ya nchi. Conductivity ya kinadharia ya mafuta ya SiC ni ya juu sana, na baadhi ya fomu za kioo zinaweza kufikia 270W / mK, ambayo tayari ni kiongozi kati ya vifaa visivyo na conductive. Kwa mfano, matumizi ya conductivity ya mafuta ya SiC yanaweza kuonekana katika nyenzo za substrate za vifaa vya semiconductor, vifaa vya juu vya conductivity ya mafuta ya kauri, hita na sahani za kupokanzwa kwa usindikaji wa semiconductor, vifaa vya capsule kwa mafuta ya nyuklia, na pete za kuziba gesi kwa pampu za compressor.
Maombi yasilicon carbudikatika uwanja wa semiconductor
Diski za kusaga na kurekebisha ni vifaa muhimu vya mchakato kwa utengenezaji wa kaki ya silicon katika tasnia ya semiconductor. Ikiwa diski ya kusaga inafanywa kwa chuma cha kutupwa au chuma cha kaboni, maisha yake ya huduma ni mafupi na mgawo wake wa upanuzi wa joto ni kubwa. Wakati wa usindikaji wa vifurushi vya silicon, haswa wakati wa kusaga au kung'aa kwa kasi ya juu, kwa sababu ya uchakavu na ubadilishanaji wa joto wa diski ya kusaga, usawa na usawa wa kaki ya silicon ni ngumu kuhakikisha. Diski ya kusaga iliyotengenezwa nakauri za siliconina uchakavu wa chini kwa sababu ya ugumu wake wa juu, na mgawo wake wa upanuzi wa mafuta kimsingi ni sawa na ule wa kaki za silicon, kwa hivyo inaweza kusagwa na kung'aa kwa kasi ya juu.
Kwa kuongeza, wakati kaki za silicon zinazalishwa, zinahitaji kufanyiwa matibabu ya joto la juu na mara nyingi husafirishwa kwa kutumia silicon carbudi fixtures. Wao ni sugu ya joto na sio uharibifu. Kaboni inayofanana na almasi (DLC) na vipako vingine vinaweza kuwekwa kwenye uso ili kuimarisha utendakazi, kupunguza uharibifu wa kaki, na kuzuia uchafuzi usisambae.
Zaidi ya hayo, kama mwakilishi wa nyenzo za semiconductor za kizazi cha tatu zenye upana-bendi, vifaa vya fuwele vya silicon carbide vina mali kama vile upana mkubwa wa bandgap (karibu mara 3 ya Si), conductivity ya juu ya mafuta (karibu mara 3.3 ya Si au mara 10). ile ya GaAs), kiwango cha juu cha kueneza kwa elektroni (takriban mara 2.5 ya Si) na sehemu ya juu ya umeme iliyoharibika (takriban mara 10 ya Si au mara 5 ya GaAs). Vifaa vya SiC hufanya juu ya kasoro za vifaa vya jadi vya semiconductor katika matumizi ya vitendo na hatua kwa hatua inakuwa njia kuu ya semiconductor za nguvu.
Mahitaji ya keramik ya carbudi ya silicon ya conductivity ya juu ya mafuta imeongezeka kwa kasi
Pamoja na maendeleo endelevu ya sayansi na teknolojia, mahitaji ya matumizi ya keramik ya silicon carbudi katika uwanja wa semiconductor imeongezeka kwa kasi, na conductivity ya juu ya mafuta ni kiashiria muhimu cha matumizi yake katika vipengele vya vifaa vya utengenezaji wa semiconductor. Kwa hivyo, ni muhimu kuimarisha utafiti juu ya keramik ya silicon ya carbudi ya conductivity ya juu ya mafuta. Kupunguza maudhui ya oksijeni ya kimiani, kuboresha msongamano, na kudhibiti ipasavyo usambazaji wa awamu ya pili kwenye kimiani ni njia kuu za kuboresha upitishaji wa joto wa keramik ya kaboni ya silicon.
Kwa sasa, kuna tafiti chache juu ya kauri za carbudi za silicon za hali ya juu ya mafuta katika nchi yangu, na bado kuna pengo kubwa ikilinganishwa na kiwango cha ulimwengu. Maelekezo ya utafiti wa siku zijazo ni pamoja na:
●Imarisha utafiti wa mchakato wa utayarishaji wa poda ya kauri ya silicon carbudi. Maandalizi ya poda ya carbudi ya silicon ya juu-safi, ya chini ya oksijeni ni msingi wa maandalizi ya keramik ya carbudi ya silicon ya conductivity ya juu ya joto;
● Kuimarisha uteuzi wa visaidizi vya sintering na utafiti wa kinadharia unaohusiana;
●Imarisha utafiti na uundaji wa vifaa vya hali ya juu vya kuchezea. Kwa kudhibiti mchakato wa sintering kupata microstructure ya kuridhisha, ni hali ya lazima kupata high conductivity mafuta kauri silicon carbudi.
Hatua za kuboresha conductivity ya mafuta ya keramik ya carbudi ya silicon
Ufunguo wa kuboresha conductivity ya mafuta ya keramik ya SiC ni kupunguza mzunguko wa kueneza kwa phonon na kuongeza njia ya bure ya phonon. Uendeshaji wa joto wa SiC utaboreshwa kwa ufanisi kwa kupunguza porosity na msongamano wa mpaka wa nafaka wa keramik ya SiC, kuboresha usafi wa mipaka ya nafaka ya SiC, kupunguza uchafu wa kimiani ya SiC au kasoro za kimiani, na kuongeza kibebea cha upitishaji joto katika SiC. Kwa sasa, kuboresha aina na maudhui ya misaada ya sintering na matibabu ya joto ya juu ya joto ni hatua kuu za kuboresha conductivity ya mafuta ya keramik ya SiC.
① Kuboresha aina na maudhui ya visaidizi vya uimbaji
Misaada mbalimbali ya sintering mara nyingi huongezwa wakati wa kuandaa kauri za SiC za conductivity ya juu ya joto. Miongoni mwao, aina na maudhui ya misaada ya sintering ina ushawishi mkubwa juu ya conductivity ya mafuta ya keramik ya SiC. Kwa mfano, vipengele vya Al au O katika usaidizi wa sintering wa mfumo wa Al2O3 hupasuka kwa urahisi kwenye latiti ya SiC, na kusababisha nafasi na kasoro, ambayo husababisha kuongezeka kwa mzunguko wa kueneza kwa phonon. Kwa kuongeza, ikiwa maudhui ya misaada ya sintering ni ya chini, nyenzo ni vigumu kupiga sinter na densify, wakati maudhui ya juu ya misaada ya sintering itasababisha kuongezeka kwa uchafu na kasoro. Misaada ya kupenyeza kwa awamu ya kioevu kupita kiasi inaweza pia kuzuia ukuaji wa nafaka za SiC na kupunguza njia ya bure ya phononi. Kwa hiyo, ili kuandaa keramik ya juu ya conductivity ya mafuta ya SiC, ni muhimu kupunguza maudhui ya misaada ya sintering iwezekanavyo wakati wa kukidhi mahitaji ya wiani wa sintering, na jaribu kuchagua misaada ya sintering ambayo ni vigumu kufuta katika latiti ya SiC.
*Sifa za joto za kauri za SiC wakati visaidizi tofauti vya sintering vinaongezwa
Kwa sasa, keramik za SiC zilizobanwa-moto zilizowekwa kwa BeO kama usaidizi wa sintering zina upitishaji wa juu wa halijoto ya chumba (270W·m-1·K-1). Hata hivyo, BeO ni nyenzo yenye sumu kali na inayosababisha kansa, na haifai kwa matumizi mengi katika maabara au nyanja za viwanda. Sehemu ya chini kabisa ya mfumo wa Y2O3-Al2O3 ni 1760 ℃, ambayo ni usaidizi wa kawaida wa uwekaji wa awamu ya kioevu kwa keramik za SiC. Hata hivyo, kwa kuwa Al3+ huyeyushwa kwa urahisi kwenye kimiani ya SiC, mfumo huu unapotumika kama usaidizi wa kupenyeza, upitishaji wa joto la chumba-joto la kauri za SiC ni chini ya 200W·m-1·K-1.
Vipengele adimu vya ardhi kama vile Y, Sm, Sc, Gd na La haviwezi kuyeyuka kwa urahisi kwenye kimiani ya SiC na vina mshikamano wa juu wa oksijeni, ambayo inaweza kupunguza kwa ufanisi kiwango cha oksijeni cha kimiani cha SiC. Kwa hiyo, mfumo wa Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) ni usaidizi wa kawaida wa sintering kwa ajili ya kuandaa conductivity ya juu ya joto (>200W · m-1·K-1) kauri za SiC. Tukichukua mfano wa usaidizi wa ucheshi wa mfumo wa Y2O3-Sc2O3, thamani ya ioni ya Y3+ na Si4+ ni kubwa, na zote mbili hazipitii suluhu thabiti. Umumunyifu wa Sc katika SiC safi ifikapo 1800~2600℃ ni ndogo, takriban (2~3)×1017atomi·cm-3.
② Matibabu ya joto la juu
Matibabu ya joto ya juu ya joto la keramik ya SiC yanafaa kwa kuondoa kasoro za kimiani, kutengana na mikazo iliyobaki, kukuza mabadiliko ya muundo wa baadhi ya nyenzo za amofasi hadi fuwele, na kudhoofisha athari ya kutawanya phonon. Aidha, matibabu ya joto ya juu ya joto yanaweza kukuza kwa ufanisi ukuaji wa nafaka za SiC, na hatimaye kuboresha mali ya joto ya nyenzo. Kwa mfano, baada ya matibabu ya joto la juu saa 1950 ° C, mgawo wa uenezi wa joto wa keramik ya SiC uliongezeka kutoka 83.03mm2 · s-1 hadi 89.50mm2 · s-1, na conductivity ya joto ya chumba iliongezeka kutoka 180.94W · m. -1·K-1 hadi 192.17W·m-1·K-1. Matibabu ya joto la juu huboresha kwa ufanisi uwezo wa kutoa oksidi wa usaidizi wa sintering kwenye uso wa SiC na kimiani, na hufanya uhusiano kati ya nafaka za SiC kuwa ngumu zaidi. Baada ya matibabu ya joto la juu, conductivity ya joto ya chumba-joto ya keramik ya SiC imeboreshwa kwa kiasi kikubwa.
Muda wa kutuma: Oct-24-2024