Монокристал SiC — це складний напівпровідниковий матеріал груп IV-IV, що складається з двох елементів, Si та C, у стехіометричному співвідношенні 1:1. Його твердість поступається лише алмазу.
Метод відновлення вуглецю оксиду кремнію для отримання SiC в основному базується на наступній формулі хімічної реакції:
Процес реакції відновлення вуглецем оксиду кремнію є відносно складним, у якому температура реакції безпосередньо впливає на кінцевий продукт.
У процесі приготування карбіду кремнію сировину спочатку поміщають у піч опору. Піч опору складається з торцевих стінок на обох кінцях, з графітовим електродом у центрі, а серцевина печі з’єднує два електроди. По периферії сердечника печі спочатку розміщують сировину, яка бере участь у реакції, а потім матеріали, що використовуються для збереження тепла, по периферії. Коли починається плавка, на піч опору подається напруга, і температура підвищується до 2600–2700 градусів за Цельсієм. Електрична теплова енергія передається шихті через поверхню сердечника печі, що призводить до його поступового нагрівання. Коли температура заряду перевищує 1450 градусів за Цельсієм, відбувається хімічна реакція з утворенням карбіду кремнію та чадного газу. У міру продовження процесу плавлення високотемпературна область у шихті поступово розширюватиметься, а також збільшуватиметься кількість утвореного карбіду кремнію. Карбід кремнію постійно утворюється в печі, і через випаровування та рух кристали поступово ростуть і зрештою збираються в циліндричні кристали.
Частина внутрішньої стінки кристала починає розкладатися через високу температуру, що перевищує 2600 градусів Цельсія. Елемент кремнію, який утворюється в результаті розкладання, рекомбінує з елементом вуглецю в заряді, утворюючи новий карбід кремнію.
Коли хімічна реакція карбіду кремнію (SiC) завершиться і піч охолоне, можна починати наступний етап. Спочатку розбирають стінки печі, а потім пошарово відбирають і сортують сировину в печі. Відібрану сировину подрібнюють, щоб отримати потрібний гранульований матеріал. Далі домішки в сировині видаляють шляхом промивання водою або очищення розчинами кислот і лугів, а також магнітної сепарації та іншими методами. Очищену сировину потрібно висушити, а потім знову просіяти, і, нарешті, можна отримати чистий порошок карбіду кремнію. Якщо необхідно, ці порошки можуть бути додатково оброблені відповідно до фактичного використання, наприклад формування або тонке подрібнення, для отримання більш тонкого порошку карбіду кремнію.
Конкретні кроки такі:
(1) Сировина
Мікропорошок зеленого карбіду кремнію отримують шляхом подрібнення більш грубого зеленого карбіду кремнію. Хімічний склад карбіду кремнію повинен бути більше 99%, а вільний вуглець і оксид заліза - менше 0,2%.
(2) Зламаний
Для подрібнення піску карбіду кремнію в дрібний порошок у Китаї наразі використовуються два методи: один — це подрібнення в кульовому млині з переривчастим мокрим процесом, а інший — за допомогою порошкового млина з повітряним потоком.
(3) Магнітне розділення
Незалежно від того, який метод використовується для подрібнення порошку карбіду кремнію в дрібний порошок, зазвичай використовується мокра магнітна сепарація та механічна магнітна сепарація. Це пояснюється тим, що під час вологої магнітної сепарації немає пилу, магнітні матеріали повністю розділені, продукт після магнітної сепарації містить менше заліза, а порошок карбіду кремнію, що поглинається магнітними матеріалами, також менший.
(4) Розділення води
Основним принципом методу водорозділення є використання різних швидкостей осідання частинок карбіду кремнію різного діаметру у воді для сортування частинок за розміром.
(5) Ультразвуковий скринінг
З розвитком ультразвукової технології вона також широко використовується в ультразвуковому скринінгу мікропорошкової технології, яка в основному може вирішити проблеми скринінгу, такі як сильна адсорбція, легка агломерація, висока статична електрика, висока тонкість, висока щільність і легка питома вага .
(6) Перевірка якості
Перевірка якості мікропорошку включає хімічний склад, розмір частинок та інші елементи. Методи перевірки та стандарти якості див. у «Технічних умовах карбіду кремнію».
(7) Утворення шліфувального пилу
Після того, як мікропорошок згруповано та просіяно, головку матеріалу можна використовувати для приготування шліфувального порошку. Виробництво шліфувального порошку може зменшити кількість відходів і розширити ланцюг продукту.
Час публікації: 13 травня 2024 р