สถานะการวิจัยเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่

ตกผลึกใหม่เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (RSiC)พื้นที่วัสดุเซรามิกประสิทธิภาพสูง- เนื่องจากทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ทนต่อการกัดกร่อน และความแข็งสูงได้ดีเยี่ยม จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ อุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง และอุปกรณ์เคมี ด้วยความต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ การวิจัยและพัฒนาเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่จึงมีความลึกมากขึ้น

1. เทคโนโลยีการเตรียมการของเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่

เทคโนโลยีการเตรียมการตกผลึกซ้ำเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ส่วนใหญ่มีสองวิธี: การเผาผนึกด้วยผงและการสะสมไอ (CVD) ในหมู่พวกเขา วิธีการเผาผนึกผงคือการเผาผงซิลิกอนคาร์ไบด์ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เพื่อให้อนุภาคซิลิกอนคาร์ไบด์สร้างโครงสร้างที่หนาแน่นผ่านการแพร่กระจายและการตกผลึกซ้ำระหว่างธัญพืช วิธีการสะสมไอคือการสะสมซิลิกอนคาร์ไบด์บนพื้นผิวของสารตั้งต้นผ่านปฏิกิริยาไอเคมีที่อุณหภูมิสูง จึงสร้างฟิล์มซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงหรือชิ้นส่วนโครงสร้าง เทคโนโลยีทั้งสองนี้มีข้อดีในตัวเอง วิธีการเผาผนึกด้วยผงเหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่และมีต้นทุนต่ำ ในขณะที่วิธีการสะสมไอสามารถให้ความบริสุทธิ์และโครงสร้างที่หนาแน่นกว่า และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาเซมิคอนดักเตอร์

2. คุณสมบัติของวัสดุของเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่

คุณลักษณะที่โดดเด่นของเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกซ้ำคือประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง จุดหลอมเหลวของวัสดุนี้สูงถึง 2,700°C และมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกซ้ำยังมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม และยังคงความเสถียรในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง ดังนั้นเซรามิก RSiC จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง วัสดุทนไฟที่มีอุณหภูมิสูง และอุปกรณ์เคมี

นอกจากนี้ ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่ยังมีค่าการนำความร้อนสูงและสามารถนำความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้มีคุณค่าในการใช้งานที่สำคัญเครื่องปฏิกรณ์ MOCVDและอุปกรณ์บำบัดความร้อนในการผลิตแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ ค่าการนำความร้อนสูงและความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรง

3. สาขาการใช้งานเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกซ้ำ

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์: ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่จะใช้ในการผลิตซับสเตรตและรองรับในเครื่องปฏิกรณ์ MOCVD เนื่องจากทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อน และมีค่าการนำความร้อนสูง วัสดุ RSiC จึงสามารถรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อน จึงมั่นใจในคุณภาพและผลผลิตของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์

อุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์: ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ RSiC ใช้ในการผลิตโครงสร้างรองรับของอุปกรณ์การเติบโตของคริสตัล เนื่องจากการเติบโตของผลึกจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิสูงในระหว่างกระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ การต้านทานความร้อนของซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพในระยะยาว

เตาอุณหภูมิสูง: เซรามิก RSiC ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง เช่น วัสดุบุผิวและส่วนประกอบของเตาสุญญากาศ เตาหลอม และอุปกรณ์อื่น ๆ ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันทำให้เป็นหนึ่งในวัสดุที่ไม่สามารถถูกทดแทนได้ในอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง

4. ทิศทางการวิจัยเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่

ด้วยความต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงที่เพิ่มขึ้น ทิศทางการวิจัยของเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่จึงค่อยๆ ชัดเจนขึ้น การวิจัยในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่ประเด็นต่อไปนี้:

การปรับปรุงความบริสุทธิ์ของวัสดุ: เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้นในด้านเซมิคอนดักเตอร์และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ นักวิจัยกำลังสำรวจวิธีปรับปรุงความบริสุทธิ์ของ RSiC โดยการปรับปรุงเทคโนโลยีการสะสมไอหรือแนะนำวัตถุดิบใหม่ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มมูลค่าการใช้งานในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงเหล่านี้ .

การปรับโครงสร้างจุลภาคให้เหมาะสม: ด้วยการควบคุมสภาวะการเผาผนึกและการกระจายตัวของอนุภาคผง โครงสร้างจุลภาคของซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกซ้ำจึงสามารถปรับให้เหมาะสมต่อไปได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

วัสดุคอมโพสิตเชิงหน้าที่: เพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการใช้งานที่ซับซ้อนมากขึ้น นักวิจัยกำลังพยายามรวม RSiC กับวัสดุอื่นๆ เพื่อพัฒนาวัสดุคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติอเนกประสงค์ เช่น วัสดุคอมโพสิตที่ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ตกผลึกใหม่ ซึ่งมีความต้านทานการสึกหรอและการนำไฟฟ้าสูงขึ้น

5. บทสรุป

เนื่องจากเป็นวัสดุประสิทธิภาพสูง เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกซ้ำจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมในอุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และทนต่อการกัดกร่อน การวิจัยในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงความบริสุทธิ์ของวัสดุ การปรับโครงสร้างจุลภาคให้เหมาะสม และพัฒนาวัสดุเชิงประกอบเพื่อตอบสนองความต้องการทางอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโต ด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเหล่านี้ เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่คาดว่าจะมีบทบาทมากขึ้นในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงมากขึ้น