Kết tinh lạigốm silicon cacbua (RSiC)khu vựcvật liệu gốm hiệu suất cao. Do khả năng chịu nhiệt độ cao, chống oxy hóa, chống ăn mòn và độ cứng cao tuyệt vời, nó đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, như sản xuất chất bán dẫn, công nghiệp quang điện, lò nung nhiệt độ cao và thiết bị hóa học. Với nhu cầu ngày càng tăng về vật liệu hiệu suất cao trong ngành công nghiệp hiện đại, việc nghiên cứu và phát triển gốm sứ cacbua silic kết tinh lại ngày càng sâu sắc.
1. Công nghệ bào chếgốm sứ cacbua silic kết tinh lại
Công nghệ điều chế kết tinh lạigốm sứ cacbua silicchủ yếu bao gồm hai phương pháp: thiêu kết bột và lắng đọng hơi (CVD). Trong số đó, phương pháp thiêu kết bột là thiêu kết bột cacbua silic trong môi trường nhiệt độ cao để các hạt cacbua silic tạo thành cấu trúc dày đặc thông qua khuếch tán và kết tinh lại giữa các hạt. Phương pháp lắng đọng hơi là lắng đọng cacbua silic trên bề mặt chất nền thông qua phản ứng hơi hóa học ở nhiệt độ cao, từ đó tạo thành màng cacbua silic có độ tinh khiết cao hoặc các bộ phận cấu trúc. Hai công nghệ này đều có những ưu điểm riêng. Phương pháp thiêu kết bột phù hợp cho sản xuất quy mô lớn và có chi phí thấp, trong khi phương pháp lắng đọng hơi có thể mang lại độ tinh khiết cao hơn và cấu trúc đậm đặc hơn và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực bán dẫn.
2. Tính chất vật liệu củagốm sứ cacbua silic kết tinh lại
Đặc tính nổi bật của gốm cacbua silic kết tinh lại là hiệu suất tuyệt vời trong môi trường nhiệt độ cao. Điểm nóng chảy của vật liệu này cao tới 2700°C và có độ bền cơ học tốt ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, cacbua silic kết tinh lại còn có khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn tuyệt vời, có thể duy trì ổn định trong môi trường hóa học khắc nghiệt. Do đó, gốm RSiC đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực lò nung nhiệt độ cao, vật liệu chịu lửa nhiệt độ cao và thiết bị hóa học.
Ngoài ra, cacbua silic kết tinh lại có độ dẫn nhiệt cao và có thể dẫn nhiệt hiệu quả, khiến nó có giá trị ứng dụng quan trọng tronglò phản ứng MOCVDvà thiết bị xử lý nhiệt trong sản xuất tấm bán dẫn. Độ dẫn nhiệt cao và khả năng chống sốc nhiệt đảm bảo thiết bị hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt.
3. Lĩnh vực ứng dụng của gốm silic cacbua kết tinh lại
Sản xuất chất bán dẫn: Trong ngành bán dẫn, gốm cacbua silic kết tinh lại được sử dụng để sản xuất chất nền và giá đỡ trong lò phản ứng MOCVD. Do có khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn và dẫn nhiệt cao, vật liệu RSiC có thể duy trì hiệu suất ổn định trong môi trường phản ứng hóa học phức tạp, đảm bảo chất lượng và hiệu suất của các tấm bán dẫn.
Công nghiệp quang điện: Trong ngành quang điện, RSiC được sử dụng để chế tạo cấu trúc hỗ trợ của thiết bị phát triển tinh thể. Do quá trình tăng trưởng tinh thể cần được thực hiện ở nhiệt độ cao trong quá trình sản xuất tế bào quang điện, nên khả năng chịu nhiệt của cacbua silic kết tinh lại đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định lâu dài.
Lò nung nhiệt độ cao: Gốm RSiC cũng được sử dụng rộng rãi trong lò nhiệt độ cao, chẳng hạn như lớp lót và các bộ phận của lò chân không, lò nấu chảy và các thiết bị khác. Khả năng chống sốc nhiệt và chống oxy hóa khiến nó trở thành một trong những vật liệu không thể thay thế trong các ngành công nghiệp nhiệt độ cao.
4. Hướng nghiên cứu gốm silic cacbua tái kết tinh
Với nhu cầu ngày càng tăng về vật liệu hiệu suất cao, hướng nghiên cứu gốm cacbua silic kết tinh lại dần trở nên rõ ràng. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào các khía cạnh sau:
Cải thiện độ tinh khiết của vật liệu: Để đáp ứng các yêu cầu về độ tinh khiết cao hơn trong lĩnh vực bán dẫn và quang điện, các nhà nghiên cứu đang tìm cách cải thiện độ tinh khiết của RSiC bằng cách cải tiến công nghệ lắng đọng hơi hoặc giới thiệu nguyên liệu thô mới, từ đó nâng cao giá trị ứng dụng của nó trong các lĩnh vực công nghệ cao này .
Tối ưu hóa cấu trúc vi mô: Bằng cách kiểm soát các điều kiện thiêu kết và phân bố các hạt bột, cấu trúc vi mô của cacbua silic kết tinh lại có thể được tối ưu hóa hơn nữa, từ đó cải thiện tính chất cơ học và khả năng chống sốc nhiệt.
Vật liệu composite chức năng: Để thích ứng với môi trường sử dụng phức tạp hơn, các nhà nghiên cứu đang cố gắng kết hợp RSiC với các vật liệu khác để phát triển vật liệu composite có đặc tính đa chức năng, chẳng hạn như vật liệu composite dựa trên cacbua silic kết tinh có khả năng chống mài mòn và độ dẫn điện cao hơn.
5. Kết luận
Là một vật liệu hiệu suất cao, gốm cacbua silic kết tinh lại đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực do đặc tính tuyệt vời của chúng ở nhiệt độ cao, khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc cải thiện độ tinh khiết của vật liệu, tối ưu hóa cấu trúc vi mô và phát triển vật liệu chức năng tổng hợp để đáp ứng nhu cầu công nghiệp ngày càng tăng. Thông qua những đổi mới công nghệ này, gốm sứ cacbua silic tái kết tinh dự kiến sẽ đóng vai trò lớn hơn trong các lĩnh vực công nghệ cao hơn.
Thời gian đăng: 24/10/2024