1. Cristallographie et principes des matériaux du carbure de silicium
1.1 Polymorphisme et liaison atomique dans SiC
(Plaques en céramique de carbure de silicium)
Carbure de silicium (SiC) est un composé céramique covalent composé d'atomes de silicium et de carbone dans un 1:1 proportion stœchiométrique, se distingue par son étonnant polymorphisme– sur 250 polytypes bien connus– tous partageant de fortes liaisons covalentes directionnelles mais variant dans des séries d'empilement de bicouches Si-C.
L'un des polytypes les plus pertinents sur le plan technologique est le 3C-SiC. (structure cubique en mélange de zinc), et les types hexagonaux 4H-SiC et 6H-SiC, chacun montrant des variations raffinées de la bande interdite, flexibilité électronique, et conductivité thermique qui influencent leur viabilité pour des applications particulières.
La ténacité du Si– liaison C, avec un pouvoir de liaison d'environ 318 kJ/mole, soutient la fermeté phénoménale du SiC (Solidité Mohs de 9– 9.5), facteur de fusion élevé (~ 2700 °C), et résistance à la dégradation chimique et aux chocs thermiques.
Dans des assiettes en céramique, le polytype est généralement sélectionné en fonction de l'utilisation prévue: 6Le H-SiC prévaut dans les applications architecturales en raison de sa facilité de synthèse, tandis que le 4H-SiC domine dans l'électronique de haute puissance pour sa flexibilité exceptionnelle en matière de support de frais..
La grande bande interdite (2.9– 3.3 eV en fonction du polytype) fait également du SiC un excellent isolant électrique sous sa forme pure, bien qu'il puisse être dopé pour fonctionner comme semi-conducteur dans des outils électroniques spécialisés.
1.2 Microstructure et pureté de scène dans les plaques en céramique
L'efficacité des plaques céramiques en carbure de silicium dépend essentiellement des attributs microstructuraux tels que la dimension des grains., épaisseur, homogénéité de la scène, et la visibilité des étapes secondaires ou des impuretés.
Les plaques de haute qualité sont généralement fabriquées à partir de poudres SiC submicroniques ou nanométriques via des méthodes de frittage avancées., provoquant un grain fin, microstructures complètement denses qui optimisent la résistance mécanique et la conductivité thermique.
Polluants tels que le carbone gratuit, silice (SiO₂), ou les aides au frittage comme le bore ou l'aluminium doivent être soigneusement contrôlées, car ils peuvent former des films intergranulaires qui diminuent la résistance à haute température et la résistance à l'oxydation.
Porosité résiduelle, même à faible niveau (
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