1. Feartan bunaiteach agus measgachadh criostalach de silicon carbide
1.1 Structar Atamach agus Iom-fhillteachd Polytypic
(Pùdar silicon carbide)
Silicon carbide (SiC) na stuth dà-chànanach a tha air a dhèanamh suas de silicon agus atoman gualain stèidhichte ann an obair-lann covalent air leth seasmhach, air a chomharrachadh le a chruas iongantach, giùlan teirmeach, agus togalaichean còmhnaidh didseatach.
Eu-coltach ri semiconductors àbhaisteach leithid silicon no germanium, Chan eil SiC ann an aon structar criostal ach tha e follaiseach ann an còrr 250 polytypes sònraichte– seòrsaichean criostalach a tha eadar-dhealaichte anns an t-sreath càrnaidh de luchd-sgaoilidh silicon-carbon air an c-axis.
Tha na polytypes as buntainniche a’ toirt a-steach 3C-SiC (ciùbach, frèam zincblende), 4H-SiC, agus 6H-SiC (an dà chuid sia-thaobhach), gach fear a’ sealltainn diofar bhuadhan didseatach is teirmeach.
Nam measg seo, 4Tha H-SiC gu sònraichte nas fheàrr airson innealan didseatach àrd-chumhachd agus àrd-tricead mar thoradh air an sùbailteachd dealanach nas àirde agus an seasmhachd nas ìsle an taca ri grunn polytypes eile..
An ceangal làidir covalent– air a dhèanamh suas de mu 88% covalent agus 12% pearsantachd ianach– a’ toirt seachad cruas meacanaigeach iongantach, neo-sheasmhachd ceimigeach, agus an aghaidh milleadh rèididheachd, a’ dèanamh SiC iomchaidh airson modh-obrach ann an àrainneachdan air leth.
1.2 Feartan dealanach agus teirmeach
Tha àrd-cheannas dealanach SiC a’ tighinn bhon bhann-leathann farsaing aige, a tha eadar 2.3 eV (3C-SiC) gu 3.3 eV (4H-SiC), gu math nas motha na silicon 1.1 eV.
Tha am bann-leathann mòr seo ga dhèanamh comasach dha innealan SiC obrachadh aig ìrean teòthachd mòran nas àirde– cho mòr ri 600 °C– às aonais ginealach solaraiche gnèitheach a’ faighinn thairis air an inneal, bacadh deatamach ann an innealan dealanach stèidhichte air silicon.
A bharrachd air sin, Tha neart raon dealain àrd cudromach aig SiC (~ 3 MV/cm), mu dheich uiread nas motha na sileaconach, a’ comasachadh sreathan drifidh nas taine agus bholtaids brisidh nas àirde ann an innealan cumhachd.
A seoltachd teirmeach (~ 3.7– 4.9 W/cm · K airson 4H-SiC) a' dol thairis air copar, a’ cuideachadh le sgaoileadh blàths èifeachdach agus a’ lughdachadh an riatanas airson siostaman fuarachaidh toinnte ann an tagraidhean àrd-chumhachd.
Air a thoirt a-steach le astar dealanach sùghaidh àrd (~ 2 × 10 ⁷ cm/s), tha na togalaichean sin ga dhèanamh comasach dha transistors agus diodes stèidhichte air SiC atharrachadh nas luaithe, dèiligeadh ri bholtaids nas àirde, agus ag obair le coileanadh lùtha nas fheàrr na an co-aoisean silicon.
Bidh na feartan sin còmhla a’ cur SiC mar stuth stèidheachaidh airson electronics cumhachd an ath ghinealach, gu sònraichte ann an càraichean dealain, siostaman lùth ath-nuadhachail, agus teicneòlasan aerospace.
( Pùdar silicon carbide)
2. Synthesis agus Togail Criostalan Silicon Carbide Àrd-inbhe
2.1 Leasachadh Mass Crystal tro Chòmhdhail Vapor Corporra
Riochdachadh àrd-purity, tha SiC aon-criostail am measg nan taobhan as duilghe den chleachdadh theicnigeach aige, sa mhòr-chuid air sgàth an teòthachd sublimation àrd aige (~ 2700 °C )agus smachd polytype iom-fhillte.
Is e am prìomh dhòigh airson fàs mòr a bhith a’ giùlan bhalbhaichean corporra (PVT) innleachd, a bharrachd air an ainmeachadh mar an dòigh Lely atharraichte, anns a bheil pùdar SiC fìor-ghlan air a thoirt a-steach ann an àile argon aig teòthachd a 'dol thairis air 2200 ° C agus ath-thasgadh air criostal sìl.
Dìreach smachd air leòidean teòthachd, cuairteachadh gas, agus tha cuideam cudromach gus uireasbhaidhean leithid meanbh-phìoban a lughdachadh, dislocations, agus cuir-ris polytype a lùghdaicheas èifeachdas innealan.
A dh'aindeoin adhartasan, tha ìre fàis criostalan SiC fhathast slaodach– mar as trice 0.1 gu 0.3 mm/h– a’ dèanamh a’ phròiseas lùth-dhian agus daor an taca ri saothrachadh ingot sileacain.
Tha rannsachadh leantainneach a’ cur fòcas air a bhith ag àrdachadh stiùireadh sìol, co-sheirm dop, agus cruth crucible gus àrdachadh càileachd criostail agus scalability.
2.2 Tasgadh còmhdach epitaxial agus fo-stratan deiseil le inneal
Airson dèanamh innealan didseatach, tha sreath caol epitaxial de SiC air a leudachadh air an fho-strat mòr a’ cleachdadh tasgadh bhalbhaichean ceimigeach (CVD), mar as trice a 'cleachdadh silane (SiH ₄) agus lp (C ₃ H Ochd) mar ro-ruithear ann an àrainneachd hydrogen.
Feumaidh an ìre epitaxial seo smachd dùmhlachd ceart a nochdadh, lùghdachadh dùmhlachd lochdan, agus dopadh sònraichte (le nitrogen airson seòrsa n no alùmanum cuideam aotrom airson seòrsa p) gus roinnean lùthmhor innealan cumhachd leithid MOSFETs agus diodes Schottky a chruthachadh.
An neo-ionannachd obair-lannsa eadar an substratum agus an t-sreath epitaxial, còmhla ri cuideam ath-chuairteachaidh bho eadar-dhealachaidhean fàis teirmeach, faodaidh iad sgàinidhean càrnachaidh agus sgrìoban sgriubha a nochdadh a bheir buaidh air earbsachd innealan.
Tha sgrùdadh adhartach in-situ agus optimization pròiseas air lùghdachadh mòr a thoirt air dùmhlachd lochdan, ga dhèanamh comasach do ghnìomhachas innealan SiC àrd-choileanaidh a thoirt gu buil le beatha fhada obrachaidh.
A bharrachd air, adhartachadh dòighean giullachd a tha co-chosmhail ri silicon– leithid sgrìobadh gu tur tioram, implantachadh ian, agus oxidation àrd-teòthachd– air cuideachadh le cothlamadh a-steach do loidhnichean saothrachaidh semiconductor a th’ ann mar-thà.
3. Iarrtasan ann an Innealan Cumhachd Dealanach agus Fuasgladh Cumhachd
3.1 Tionndadh cumhachd àrd-èifeachdais agus gluasad dealain
Tha silicon carbide air a thighinn gu bhith na phrìomh stuth ann an innealan dealanach cumhachd an latha an-diugh, far a bheil a chomas gluasad a-null aig triceadan àrda le glè bheag de chall ag eadar-theangachadh gu meud nas lugha, nas aotruime, agus siostaman earbsach a bharrachd.
Ann an càraichean dealain (EVs), Bidh inverters stèidhichte air SiC ag atharrachadh cumhachd bataraidh DC gu fionnarachadh-àile airson an motair dealain, ruith aig tricead cho mòr ri 100 kHz– gu mòr nas motha na inverters stèidhichte air silicon– lùghdachadh meud pàirtean fulangach leithid inductors agus capacitors.
Tha seo mar thoradh air tiughad cumhachd nas fheàrr, measgachadh dràibhidh leudaichte, agus riaghladh teirmeach nas fheàrr, a’ dèiligeadh gu dìreach ri cnapan-starra deatamach ann an stoidhle EV.
Tha luchd-saothrachaidh agus solaraichean chàraichean cudromach air SiC MOSFETs a ghabhail os làimh anns na siostaman drivetrain aca, coileanadh sàbhalaidhean ionmhais cumhachd de 5– 10% an coimeas ri roghainnean stèidhichte air silicon.
mar an ceudna, ann an chargers air bòrd agus luchd-tionndaidh DC-DC, Leigidh innealan SiC le cosgais mòran nas luaithe agus coileanadh nas àirde, luathachadh an gluasad gu còmhdhail maireannach.
3.2 Stòras Ath-nuadhachail agus Frèam Clèithe
Ann an photovoltaic (PV) inverters grèine, Bidh co-phàirtean cumhachd SiC a’ neartachadh coileanadh tionndaidh le bhith a’ lughdachadh call suidse is giùlain, gu h-àraidh fo dhuilgheadasan cuid de thunna a tha cumanta ann an gineadh cumhachd na grèine.
Bidh an àrdachadh seo ag àrdachadh tilleadh lùtha coitcheann rèiteachaidhean grèine agus a’ lughdachadh riatanasan fuarachaidh, lùghdachadh prìsean siostam agus àrdachadh earbsachd.
Ann an gineadairean gaoithe, Bidh luchd-tionndaidh stèidhichte air SiC a’ dèiligeadh ri toradh tricead caochlaideach bho ghineadairean tòrr nas èifeachdaiche, a’ ceadachadh measgachadh clèithe nas fheàrr agus cumhachd àrd-inbhe.
Ginealach a chaidh seachad, Thathas a’ cleachdadh SiC ann an dìreach bholtachd àrd (HVDC) siostaman tar-chuir agus cruth-atharraichean stàite cruaidh, far a bheil a bholtadh àrd mì-ghnàthachaidh agus taic tèarainteachd teirmeach teann, cuairteachadh cumhachd àrd-comas le glè bheag de chall thairis air astar.
Tha na h-adhartasan sin deatamach airson a bhith a’ leasachadh ghriodan cumhachd a tha a’ fàs nas sine agus a’ freagairt air a’ chuibhreann a tha a’ sìor fhàs de stòrasan sgaoilte agus bho àm gu àm a tha càirdeil don àrainneachd..
4. Dreuchdan a tha a’ tighinn am bàrr ann an Teicneòlas Fìor-Àrainneachd agus Quantum
4.1 Obrachadh ann an Trioblaidean Mòra: Aerospace, Niùclasach, agus Iarrtasan Deep-Well
Tha neart SiC a’ leudachadh electronics san àm a dh’ fhalbh gu àileachdan far a bheil toraidhean àbhaisteach a’ fàiligeadh.
Ann an siostaman aerospace agus dìon, Bidh mothachairean SiC agus innealan dealanach ag obair gu ceart anns an teòthachd àrd, suidheachaidhean àrd-rèididheachd faisg air einnseanan jet, làraidhean a-rithist, agus probes seòmar.
Tha cho làidir sa tha e rèididheachd ga fhàgail nas fheàrr airson sgrùdadh ionad cumhachd atamach agus saideal innealan dealanach, far am faod a bhith fosgailte do rèididheachd ianachaidh innealan sileacain a lagachadh.
Ann am margaidh ola is gas, Bithear a’ cleachdadh aonadan mothachaidh stèidhichte air SiC ann an innealan drileadh sìos toll gus seasamh ri ìrean teòthachd a’ dol nas fhaide 300 ° C agus àrainneachdan ceimigeach creimneach, a’ ceadachadh ceannach dàta fìor-ùine airson coileanadh gluasaid nas fheàrr.
Bidh na tagraidhean sin a’ luathachadh comas SiC gus onair ailtireil agus gnìomhachd dealain a ghleidheadh fo mheacanaigeach, teirmeach, agus cuideam ceimigeach agus iomagain.
4.2 Cothlamadh dìreach a-steach do shiostaman obrachaidh Photonics agus Quantum Sensing
Innealan dealanach clasaigeach san àm a dh'fhalbh, Tha SiC a’ nochdadh mar shiostam brosnachail airson teicneòlasan cuantamach air sgàth cho follaiseach ‘s a tha lochdan fhactaraidh a tha gnìomhach gu optigeach– leithid dreuchdan bàna agus sileaconach– a tha a’ taisbeanadh photoluminescence an urra ri spin.
Faodar na h-uireasbhaidhean sin atharrachadh aig ìre teòthachd an t-seòmair, ag obair mar pìosan quantum (cubits) no luchd-sgaoilidh aon-photon airson eadar-obrachadh cuantamach agus togail.
Tha am bann-leathann farsaing agus fòcas solaraiche seirbheis gnè ìosal a’ comasachadh amannan co-leanailteachd snìomh fada, riatanach airson giollachd dàta cuantamach.
A bharrachd air sin, Tha SiC co-chòrdail ri ro-innleachdan microfabrication, a’ ceadachadh sgaoilidhean cuantamach a thoirt a-steach do chuairtean photonic agus resonators.
Tha am measgachadh seo de chomas cuantamach agus greisean gnìomhachais scalability a’ suidheachadh SiC mar thoradh sònraichte a’ ceangal an àite eadar saidheans cuantamach bunaiteach agus innleadaireachd innealan feumail..
Ann an geàrr-chunntas, Tha silicon carbide na sheasamh airson atharrachadh àbhaisteach ann an teicneòlas ùr-nodha semiconductor, cleachdadh coileanadh neo-ionann ann an èifeachdas cumhachd, riaghladh teirmeach, agus seasmhachd eag-eòlasach.
Bho bhith ga dhèanamh comasach do shiostaman lùtha nas uaine gu bhith a’ cumail suas rannsachadh ann an saoghal fànais agus cuantamach, Tha SiC fhathast ri ath-mhìneachadh a dhèanamh air crìochan na tha fìor ion-dhèanta.
Neach-reic
Tha RBOSCCHCO na sholaraiche stuthan ceimigeach cruinneil earbsach & neach-dèanamh le còrr 12 eòlas bliadhna ann a bhith a’ toirt seachad ceimigean agus Nano-stuthan de chàileachd àrd. Bidh a’ chompanaidh às-mhalairt gu mòran dhùthchannan, leithid na SA, Canada, Roinn-Eòrpa, UAE, Afraga a-Deas, Tanzania, Kenya, An Èiphit, Nigeria, Cameroon, Uganda, An Tuirc, Megsago, Azerbaijan, A' Bheilg, Ciopras, Poblachd nan Seic, Brazil, Chile, Argentina, Dubai, Iapan, Coiria, Bhietnam, Thailand, Malaysia, Indonesia, Astràilia,A' Ghearmailt, An Fhraing, An Eadailt, Portagal, msaa. Mar phrìomh neach-dèanamh leasachadh nanoteicneòlas, Tha smachd aig RBOSCCHCO air a’ mhargaidh. Tha an sgioba obrach proifeasanta againn a’ toirt seachad fuasglaidhean foirfe gus cuideachadh le bhith ag adhartachadh èifeachdas diofar ghnìomhachasan, luach a chruthachadh, agus gu furasta dèiligeadh ri diofar dhùbhlain. Ma tha thu a 'lorg sic compound, feuch an cuir thu post-d gu: [email protected]
Tagaichean: silicon carbide,mosfet silicon carbide,sic mosfet
Tha a h-uile artaigil agus dealbh bhon eadar-lìn. Ma tha cùisean dlighe-sgrìobhaidh sam bith ann, feuch an cuir thu fios thugainn ann an àm airson cuir às.
Faighnich dhuinn