1. Nodweddion Sylfaenol ac Amrywiaeth Crystallograffig o Silicon Carbide
1.1 Adeiledd Atomig a Chywirdeb Polytypic
(Powdwr Silicon Carbide)
Silicon carbid (SiC) yn sylwedd deuaidd sy'n cynnwys atomau silicon a charbon wedi'i osod mewn dellt cofalent hynod gyson, ei adnabod gan ei galedwch rhyfeddol, dargludedd thermol, ac eiddo preswyl digidol.
Yn wahanol i lled-ddargludyddion confensiynol fel silicon neu germaniwm, Nid yw SiC yn bodoli mewn un strwythur grisial ond mae'n amlygu ei hun mewn drosodd 250 polyteipiau nodedig– mathau crisialog sy'n wahanol yn y dilyniant pentyrru o haenau silicon-carbon ar hyd yr echelin c.
Mae'r polyteipiau mwyaf perthnasol yn cynnwys 3C-SiC (ciwbig, fframwaith zincblende), 4H-SiC, a 6H-SiC (y ddau hecsagonol), pob un yn dangos nodweddion digidol a thermol amrywiol yn gynnil.
Ymhlith y rhain, 4Mae H-SiC yn cael ei ffafrio yn arbennig ar gyfer teclynnau digidol pŵer uchel ac amledd uchel o ganlyniad i'w hyblygrwydd electronau uwch a'i wrthiant is o'i gymharu â gwahanol bolyteipiau eraill.
Y bondio cofalent cryf– yn cynnwys tua 88% cofalent a 12% personoliaeth ïonig– yn darparu caledwch mecanyddol rhyfeddol, anadweithioldeb cemegol, a gwrthwynebiad i iawndal ymbelydredd, gwneud SiC yn briodol ar gyfer gweithdrefnau mewn amgylcheddau eithafol.
1.2 Nodweddion Electronig a Thermol
Mae goruchafiaeth electronig SiC yn deillio o'i fwlch band eang, sy'n amrywio o 2.3 eV (3C-SiC) i 3.3 eV (4H-SiC), yn ddramatig yn fwy na silicon 1.1 eV.
Mae'r bwlch band mawr hwn yn ei gwneud hi'n bosibl i declynnau SiC weithredu ar lefelau tymheredd llawer uwch– cymaint a 600 °C– heb gynhyrchu darparwr cynhenid yn llethu'r ddyfais, cyfyngiad hanfodol mewn dyfeisiau electronig sy'n seiliedig ar silicon.
Ymhellach, Mae gan SiC gryfder maes trydanol pwysig iawn (~ 3 MV/cm), tua deg gwaith yn fwy na silicon, galluogi haenau drifft teneuach a folteddau torri i lawr uwch mewn dyfeisiau pŵer.
Ei dargludedd thermol (~ 3.7– 4.9 W/cm · K ar gyfer 4H-SiC) yn rhagori ar gopr, cynorthwyo i wasgaru cynhesrwydd effeithlon a lleihau'r gofyniad am systemau oeri cymhleth mewn cymwysiadau pŵer uchel.
Wedi'i ymgorffori â chyflymder electronau dirlawnder uchel (~ 2 × 10 ⁷ cm/s), mae'r adeiladau hyn yn ei gwneud hi'n bosibl i transistorau a deuodau SiC newid yn gyflymach, delio â folteddau uwch, ac yn gweithredu gyda pherfformiad ynni gwell na'u cymheiriaid silicon.
Mae'r rhinweddau hyn ar y cyd yn gosod SiC fel deunydd sylfaenol ar gyfer electroneg pŵer cenhedlaeth nesaf, yn enwedig mewn ceir trydan, systemau ynni adnewyddadwy, a thechnolegau awyrofod.
( Powdwr Silicon Carbide)
2. Synthesis ac Adeiladu Grisialau Carbid Silicon o Ansawdd Uchel
2.1 Datblygiad Grisial Torfol trwy Gludiant Anwedd Corfforol
Cynhyrchu purdeb uchel, mae SiC crisial sengl ymhlith yr agweddau anoddaf ar ei ddefnydd technegol, yn bennaf oherwydd ei dymheredd sychdarthiad uchel (~ 2700 °C )a rheolaeth polyteip cymhleth.
Y dechneg flaenllaw ar gyfer twf swmp yw cludo anwedd corfforol (PVT) strategaeth, cyfeirir ato hefyd fel y dull Lely wedi'i addasu, lle mae powdr SiC purdeb uchel yn cael ei sublimated mewn awyrgylch argon ar dymheredd uwch 2200 ° C a'i ail-adneuo ar grisial had.
Rheolaeth union dros lethrau tymheredd, cylchrediad nwy, ac mae gwasgedd yn bwysig i leihau diffygion fel microbibellau, dadleoliadau, ac ychwanegiadau polyteip sy'n diraddio effeithlonrwydd dyfeisiau.
Er gwaethaf datblygiadau, mae cyfradd twf crisialau SiC yn parhau i fod yn araf– fel arfer 0.1 i 0.3 mm/awr– gan wneud y broses yn ynni-ddwys ac yn ddrud o'i gymharu â gweithgynhyrchu ingotau silicon.
Mae ymchwil barhaus yn canolbwyntio ar wella cyfeiriadedd hadau, cytgord doping, a chynllun crucible i wella ansawdd uchaf grisial a scalability.
2.2 Dyddodiad Haen Epitaxial ac Is-haenau sy'n Barod i Ddychymyg
Ar gyfer gwneuthuriad dyfeisiau digidol, mae haen epitaxial fain o SiC yn cael ei ehangu ar y swbstrad swmp gan ddefnyddio dyddodiad anwedd cemegol (CVD), gan ddefnyddio silane fel arfer (SiH ₄) ac lp (C ₃ H WYTH) fel rhagredegwyr mewn awyrgylch hydrogen.
Rhaid i'r haen epitaxial hon ddangos rheolaeth ddwysedd gywir, llai o ddwysedd diffygion, a dopio wedi'i deilwra (gyda nitrogen ar gyfer math n neu alwminiwm pwysau ysgafn ar gyfer math-p) i greu rhanbarthau egnïol teclynnau pŵer fel MOSFETs a deuodau Schottky.
Yr anghyfartaledd delltwaith rhwng yr is-haen a'r haen epitaxial, ynghyd â straen cylchol o wahaniaethau twf thermol, yn gallu cyflwyno diffygion pentyrru a dadleoliadau sgriwiau sy'n effeithio ar ddibynadwyedd offer.
Mae gwyliadwriaeth uwch yn y fan a'r lle ac optimeiddio prosesau mewn gwirionedd wedi lleihau dwysedd diffygion yn sylweddol, gan ei gwneud yn bosibl i fusnesau gynhyrchu teclynnau SiC perfformiad uchel sydd ag oes weithredol hir.
Yn ogystal, hyrwyddo dulliau prosesu sy'n gydnaws â silicon– megis ysgythriad hollol sych, mewnblannu ïon, ac ocsidiad tymheredd uchel– wedi helpu gyda chyfuno i linellau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion presennol.
3. Cymwysiadau mewn Dyfeisiau Electronig Pŵer ac Ateb Ynni
3.1 Trosi Pŵer Effeithlonrwydd Uchel a Symudedd Trydan
Mae silicon carbid mewn gwirionedd wedi dod i fod yn ddeunydd allweddol mewn dyfeisiau electronig pŵer modern, lle mae ei allu i newid drosodd ar amleddau uchel gydag ychydig iawn o golledion yn trosi'n iawn i faint llai, ysgafnach, a systemau dibynadwy ychwanegol.
Mewn ceir trydanol (EVs), Mae gwrthdroyddion sy'n seiliedig ar SiC yn trawsnewid pŵer batri DC i aerdymheru ar gyfer y modur trydan, rhedeg ar amleddau cymaint ag 100 kHz– yn ddramatig yn fwy na gwrthdroyddion sy'n seiliedig ar silicon– lleihau maint rhannau goddefol fel anwythyddion a chynwysorau.
Mae hyn yn arwain at drwch pŵer uwch, amrywiaeth gyrru estynedig, a gwell rheolaeth thermol, rhoi sylw uniongyrchol i rwystrau hanfodol yn arddull EV.
Mae gweithgynhyrchwyr a darparwyr modurol sylweddol wedi cymryd MOSFETs SiC yn eu systemau trenau gyrru, cyflawni arbedion ariannol pŵer o 5– 10% yn cyferbynnu ag opsiynau sy'n seiliedig ar silicon.
Yr un modd, mewn gwefrwyr ar fwrdd a thrawsnewidwyr DC-DC, Mae teclynnau SiC yn caniatáu gwefru llawer cyflymach a pherfformiad uwch, cyflymu'r newid i gludiant parhaol.
3.2 Fframwaith Grid ac Adnoddau Adnewyddadwy
Mewn ffotofoltäig (PV) gwrthdroyddion solar, Mae cydrannau pŵer SiC yn hybu perfformiad trosi trwy leihau colledion newid a dargludiad, yn enwedig o dan broblemau tunelli rhannol sy'n gyffredin mewn cynhyrchu pŵer solar.
Mae'r gwelliant hwn yn cynyddu dychweliad ynni cyffredinol gosodiadau solar ac yn lleihau gofynion oeri, gostwng prisiau system a gwella dibynadwyedd.
Mewn generaduron gwynt, Mae trawsnewidwyr sy'n seiliedig ar SiC yn delio â'r canlyniad amledd amrywiol o eneraduron yn llawer mwy effeithiol, caniatáu gwell cyfuniad grid a phŵer o ansawdd uchel.
Cenhedlaeth y gorffennol, Mae SiC yn cael ei ddefnyddio mewn cerrynt uniongyrchol foltedd uchel (HVDC) systemau trawsyrru a thrawsnewidwyr cyflwr solet, lle mae ei foltedd camweithio uchel a compact cymorth diogelwch thermol, dosbarthiad pŵer cynhwysedd uchel gyda cholledion lleiaf posibl dros bell i ffwrdd.
Mae'r datblygiadau hyn yn hanfodol ar gyfer gwella gridiau pŵer sy'n heneiddio a ffitio'r gyfran gynyddol o adnoddau gwasgaredig a chyfnodol sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd..
4. Rolau sy'n Dod i'r Amlwg mewn Technolegau Cwantwm a'r Amgylchedd Eithafol
4.1 Gweithrediad mewn Problemau Eithafol: Awyrofod, Niwclear, a Chymwysiadau Dwfn
Mae cadernid SiC yn ymestyn electroneg y gorffennol i atmosfferau lle mae cynhyrchion safonol yn methu.
Mewn systemau awyrofod ac amddiffyn, Mae synwyryddion SiC a dyfeisiau electronig yn gweithredu'n gywir yn y tymheredd uchel, amodau ymbelydredd uchel ger peiriannau jet, lorïau ail-fynediad, a chwiliedyddion ystafell.
Mae ei gadernid ymbelydredd yn ei gwneud yn optimaidd ar gyfer gwyliadwriaeth planhigion pŵer atomig a dyfeisiau electronig lloeren, lle gall amlygiad i ymbelydredd ïoneiddio wanhau dyfeisiau silicon.
Yn y farchnad olew a nwy, Defnyddir unedau synhwyro sy'n seiliedig ar SiC mewn dyfeisiau drilio twll i lawr i wrthsefyll lefelau tymheredd sy'n mynd y tu hwnt 300 ° C ac amgylcheddau cemegol cyrydol, caniatáu prynu data amser real ar gyfer gwell perfformiad symud.
Mae'r cymwysiadau hyn yn trosoli gallu SiC i gadw gonestrwydd pensaernïol ac ymarferoldeb trydan o dan fecanyddol, thermol, a straen cemegol a phryder.
4.2 Cyfuniad i'r dde i Systemau Gweithredu Ffotoneg a Synhwyro Cwantwm
Dyfeisiau electronig clasurol y gorffennol, Mae SiC yn dod i'r amlwg fel system galonogol ar gyfer technolegau cwantwm oherwydd amlygrwydd diffygion ffactorau gweithredol optegol– megis swyddi gwag a swyddi gwag silicon– sy'n arddangos ffotooleuedd sy'n dibynnu ar sbin.
Gellir addasu'r diffygion hyn ar lefel tymheredd ystafell, gweithredu fel darnau cwantwm (cwbits) neu allyrwyr ffoton sengl ar gyfer rhyngweithio cwantwm a chasglu.
Mae'r bwlch band eang a'r ffocws cynhenid isel ar ddarparwyr gwasanaethau yn galluogi amseroedd cydlyniad troelli hir, hanfodol ar gyfer prosesu data cwantwm.
Ymhellach, Mae SiC yn gydnaws â strategaethau micro-wneuthuriad, caniatáu integreiddio allyrwyr cwantwm i gylchedau ffotonig a atseiniaid.
Mae'r cymysgedd hwn o allu cwantwm a lleoliadau graddadwyedd masnachol yn gosod SiC fel cynnyrch arbennig sy'n pontio'r gofod rhwng gwyddoniaeth cwantwm sylfaenol a pheirianneg dyfeisiau defnyddiol.
Yn gryno, mae carbid silicon yn sefyll am newid safonol mewn technoleg fodern lled-ddargludyddion, defnyddio perfformiad anghyfartal o ran effeithiolrwydd pŵer, rheolaeth thermol, a gwydnwch ecolegol.
O'i gwneud yn bosibl i systemau ynni gwyrddach i gynnal archwilio yn y gofod a bydoedd cwantwm, Erys SiC i ailddiffinio terfynau'r hyn sy'n hynod ddichonadwy.
Gwerthwr
Mae RBOSCCHCO yn gyflenwr deunydd cemegol byd-eang dibynadwy & gwneuthurwr gyda dros 12 blynyddoedd o brofiad mewn darparu cemegau a Nanomaterials o ansawdd uchel iawn. Mae'r cwmni'n allforio i lawer o wledydd, megis UDA, Canada, Ewrop, Emiradau Arabaidd Unedig, De Affrica, Tanzania, Cenia, yr Aifft, Nigeria, Camerŵn, Uganda, Twrci, Mecsico, Azerbaijan, Gwlad Belg, Cyprus, Gweriniaeth Tsiec, Brasil, Chile, Ariannin, Dubai, Japan, Corea, Fietnam, Gwlad Thai, Malaysia, Indonesia, Awstralia,Almaen, Ffrainc, Eidal, Portiwgal ac ati. Fel gwneuthurwr datblygu nanotechnoleg blaenllaw, RBOSCCHCO sy'n dominyddu'r farchnad. Mae ein tîm gwaith proffesiynol yn darparu atebion perffaith i helpu i wella effeithlonrwydd diwydiannau amrywiol, creu gwerth, ac yn hawdd ymdopi â heriau amrywiol. Os ydych yn chwilio am cyfansawdd sic, anfonwch e-bost at: [email protected]
Tagiau: silicon carbid,mosffet carbid silicon,sic mosffet
Mae'r holl erthyglau a lluniau o'r Rhyngrwyd. Os oes unrhyw faterion hawlfraint, cysylltwch â ni mewn pryd i ddileu.
Ymholwch ni