Lọwọlọwọ,ohun alumọni carbide (SiC)jẹ ohun elo seramiki ti o gbona ti o ni itara ti o ṣe ikẹkọ ni ile ati ni okeere. Imudara imudara igbona imọ-jinlẹ ti SiC ga pupọ, ati diẹ ninu awọn fọọmu gara le de ọdọ 270W / mK, eyiti o jẹ oludari tẹlẹ laarin awọn ohun elo ti kii ṣe adaṣe. Fun apẹẹrẹ, ohun elo ti SiC igbona elekitiriki ni a le rii ninu awọn ohun elo sobusitireti ti awọn ẹrọ semikondokito, awọn ohun elo seramiki elekitiriki giga, awọn igbona ati awọn awo alapapo fun sisẹ semikondokito, awọn ohun elo capsule fun epo iparun, ati awọn oruka lilẹ gaasi fun awọn ifasoke compressor.
Ohun elo tiohun alumọni carbideni aaye semikondokito
Awọn disiki lilọ ati awọn imuduro jẹ ohun elo ilana pataki fun iṣelọpọ wafer silikoni ni ile-iṣẹ semikondokito. Ti disiki lilọ ba jẹ irin simẹnti tabi irin erogba, igbesi aye iṣẹ rẹ kuru ati imugboroja igbona rẹ tobi. Lakoko sisẹ awọn ohun alumọni ohun alumọni, paapaa lakoko lilọ-giga tabi didan, nitori wiwọ ati abuku gbona ti disiki lilọ, fifẹ ati afiwera ti wafer silikoni ni o nira lati ṣe iṣeduro. Disiki lilọ ṣe tiohun amọ carbide silikonini kekere yiya nitori awọn oniwe-giga líle, ati awọn oniwe-gbona imugboroosi olùsọdipúpọ jẹ besikale awọn kanna bi ti ohun alumọni wafers, ki o le wa ni ilẹ ati didan ni ga iyara.
Ni afikun, nigbati awọn ohun alumọni silikoni ti wa ni iṣelọpọ, wọn nilo lati faragba itọju igbona otutu-giga ati nigbagbogbo gbigbe ni lilo awọn ohun elo ohun alumọni carbide. Wọn jẹ sooro ooru ati ti kii ṣe iparun. Erogba ti o dabi Diamond (DLC) ati awọn aṣọ ibora miiran le ṣee lo lori dada lati mu iṣẹ ṣiṣe pọ si, dinku ibajẹ wafer, ati ṣe idiwọ ibajẹ lati tan kaakiri.
Pẹlupẹlu, gẹgẹbi aṣoju ti awọn ohun elo semikondokito jakejado-bandgap-kẹta, silikoni carbide awọn ohun elo kristali ẹyọkan ni awọn ohun-ini gẹgẹbi iwọn bandgap nla (nipa awọn akoko 3 ti Si), iṣiṣẹ igbona giga (nipa awọn akoko 3.3 ti Si tabi awọn akoko 10) ti GaAs), oṣuwọn ijira itẹlọrun elekitironi giga (nipa awọn akoko 2.5 ti Si) ati aaye ina didenukole giga (nipa awọn akoko 10 ti Si tabi awọn akoko 5 ti GaAs). Awọn ẹrọ SiC ṣe fun awọn abawọn ti awọn ohun elo ohun elo semikondokito ibile ni awọn ohun elo ilowo ati pe o di diẹdiẹ akọkọ ti awọn semikondokito agbara.
Ibeere fun awọn ohun elo amọ ohun alumọni carbide giga ti pọ si pupọ
Pẹlu idagbasoke ilọsiwaju ti imọ-jinlẹ ati imọ-ẹrọ, ibeere fun ohun elo ti awọn ohun elo ohun alumọni carbide ni aaye semikondokito ti pọ si ni iyalẹnu, ati ina elekitiriki giga jẹ itọkasi bọtini fun ohun elo rẹ ni awọn paati ohun elo iṣelọpọ semikondokito. Nitorinaa, o ṣe pataki lati teramo iwadii naa lori awọn ohun elo amọ ohun alumọni carbide giga. Idinku akoonu atẹgun ti lattice, imudarasi iwuwo, ati ṣiṣe deede ni deede pinpin ti ipele keji ni lattice jẹ awọn ọna akọkọ lati mu ilọsiwaju igbona ti awọn ohun elo amọ-carbide silikoni.
Ni lọwọlọwọ, awọn iwadii diẹ wa lori awọn ohun elo amọ ohun alumọni carbide giga ni orilẹ-ede mi, ati pe aafo nla tun wa ni akawe pẹlu ipele agbaye. Awọn itọnisọna iwadii ọjọ iwaju pẹlu:
● Ṣe okunkun iwadi ilana igbaradi ti silikoni carbide seramiki lulú. Igbaradi ti mimọ-giga, kekere-atẹgun silikoni carbide lulú jẹ ipilẹ fun igbaradi ti awọn ohun elo ti o ga julọ ti awọn ohun elo amọ ohun alumọni carbide;
● Ṣe okunkun yiyan ti awọn iranlọwọ ikọlu ati iwadii imọ-jinlẹ ti o jọmọ;
● Ṣe okunkun iwadi ati idagbasoke awọn ohun elo sintering ti o ga julọ. Nipa ṣiṣatunṣe ilana isọdọkan lati gba microstructure ti o ni oye, o jẹ ipo pataki lati gba awọn ohun elo amọna ohun alumọni carbide giga.
Awọn igbese lati mu ilọsiwaju igbona ti awọn ohun elo amọ carbide silikoni dara si
Bọtini lati ni ilọsiwaju imudara igbona ti awọn ohun elo amọ SiC ni lati dinku igbohunsafẹfẹ pipinka phonon ati mu phonon tumọ si ọna ọfẹ. Imudara igbona ti SiC yoo ni ilọsiwaju ni imunadoko nipasẹ idinku porosity ati iwuwo aala ọkà ti awọn ohun elo amọ SiC, imudarasi mimọ ti awọn aala ọkà SiC, idinku awọn impurities siC lattice tabi awọn abawọn lattice, ati jijẹ gbigbe gbigbe gbigbe ooru ni SiC. Ni lọwọlọwọ, iṣapeye iru ati akoonu ti awọn iranlọwọ sintering ati itọju igbona otutu ni awọn iwọn akọkọ lati mu ilọsiwaju igbona ti awọn ohun elo amọ SiC.
① Imudara iru ati akoonu ti awọn iranlọwọ sintering
Orisirisi awọn iranlọwọ sintering ni a ṣafikun nigbagbogbo nigbati o ngbaradi adaṣe igbona giga ti awọn ohun elo amọ SiC. Lara wọn, iru ati akoonu ti awọn iranlọwọ sintering ni ipa nla lori iṣesi igbona ti awọn ohun elo amọ SiC. Fun apẹẹrẹ, awọn eroja Al tabi O ti o wa ninu awọn ohun elo sintering eto Al2O3 ni irọrun ni tituka sinu lattice SiC, ti o mu abajade awọn aye ati awọn abawọn, eyiti o yori si ilosoke ninu igbohunsafẹfẹ pipinka phonon. Ni afikun, ti o ba jẹ pe akoonu ti awọn ohun elo ti npa ni kekere, ohun elo naa ṣoro lati ṣafẹri ati densify, nigba ti akoonu ti o ga julọ ti awọn ohun elo fifẹ yoo ja si ilosoke ninu awọn abawọn ati awọn abawọn. Awọn iranlọwọ isintering alakoso omi ti o pọju le tun ṣe idiwọ idagba ti awọn irugbin SiC ati dinku ọna ọfẹ ti awọn phonons. Nitorinaa, lati le mura iṣelọpọ igbona giga ti awọn ohun elo amọ SiC, o jẹ dandan lati dinku akoonu ti awọn iranlọwọ sintering bi o ti ṣee ṣe lakoko ti o pade awọn ibeere ti iwuwo sintering, ati gbiyanju lati yan awọn ohun elo isokan ti o nira lati tu ni lattice SiC.
* Awọn ohun-ini gbigbona ti awọn ohun elo amọ SiC nigba ti o yatọ si awọn iranlọwọ sintering
Lọwọlọwọ, awọn ohun-elo SiC ti o gbona ti a tẹ pẹlu BeO gẹgẹbi iranlọwọ ti o niiṣe ni iwọn otutu ti o ga julọ (270W · m-1 · K-1). Bibẹẹkọ, BeO jẹ ohun elo majele ti o gaju ati carcinogenic, ati pe ko dara fun ohun elo ibigbogbo ni awọn ile-iṣere tabi awọn aaye ile-iṣẹ. Aaye eutectic ti o kere julọ ti eto Y2O3-Al2O3 jẹ 1760 ℃, eyiti o jẹ iranlọwọ sintering olomi-alakoso ti o wọpọ fun awọn ohun elo amọ SiC. Sibẹsibẹ, niwọn igba ti Al3 + ti wa ni irọrun ni tituka sinu SiC lattice, nigbati a ba lo eto yii bi iranlọwọ sintering, imudara iwọn otutu iwọn otutu ti awọn ohun elo SiC jẹ kere ju 200W · m-1 · K-1.
Awọn eroja aiye ti o ṣọwọn gẹgẹbi Y, Sm, Sc, Gd ati La ko ni irọrun tiotuka ni SiC lattice ati pe wọn ni isunmọ atẹgun giga, eyiti o le dinku akoonu atẹgun ti SiC lattice daradara. Nitorinaa, eto Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) jẹ iranlọwọ sintering ti o wọpọ fun igbaradi adaṣe igbona giga (> 200W · m-1 · K-1) awọn ohun elo SiC. Gbigba iranlọwọ iranlọwọ ti eto Y2O3-Sc2O3 bi apẹẹrẹ, iye iyapa ion ti Y3+ ati Si4+ tobi, ati pe awọn mejeeji ko gba ojutu to lagbara. Solubility ti Sc ni SiC mimọ ni 1800 ~ 2600 ℃ jẹ kekere, nipa (2 ~ 3) × 1017atoms · cm-3.
② Itọju ooru otutu ti o ga
Itọju igbona otutu ti o ga julọ ti awọn ohun elo SiC jẹ itara si imukuro awọn abawọn lattice, awọn iyọkuro ati awọn aapọn iyokù, igbega si iyipada igbekalẹ ti diẹ ninu awọn ohun elo amorphous si awọn kirisita, ati irẹwẹsi ipa ipadasẹhin phonon. Ni afikun, itọju igbona otutu ti o ga le ṣe igbelaruge idagbasoke idagbasoke ti awọn irugbin SiC, ati nikẹhin mu awọn ohun-ini gbona ti ohun elo naa dara. Fun apẹẹrẹ, lẹhin itọju ooru ti o ga ni 1950 ° C, alasọdipúpọ tan kaakiri igbona ti awọn ohun elo amọ SiC pọ lati 83.03mm2 · s-1 si 89.50mm2 · s-1, ati imudara iwọn otutu iwọn otutu pọ si lati 180.94W · m -1·K-1 to 192.17W·m-1·K-1. Itọju igbona otutu ti o ga julọ ṣe imunadoko agbara deoxidation ti iranlọwọ sintering lori SiC dada ati lattice, ati pe o jẹ ki asopọ laarin awọn irugbin SiC ṣinṣin. Lẹhin itọju igbona otutu-giga, imudara igbona iwọn otutu ti yara ti awọn ohun elo amọ SiC ti ni ilọsiwaju ni pataki.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹwa-24-2024