1. 炭化ケイ素の結晶学と材料の基礎
1.1 SiC の多形性と原子結合
(炭化ケイ素セラミックプレート)
炭化ケイ素 (SiC) シリコンと炭素原子で構成される共有結合性のセラミック物質です。 1:1 化学量論比, 例外的な多態性によって識別される– 以上 250 既知のポリタイプ– すべて固体の方向性共有結合を共有していますが、Si-C 二重層の積み重なり方は異なります。.
最も適切なポリタイプの 1 つは 3C-SiC です。 (立方晶閃亜鉛鉱フレームワーク), および六方晶系の 4H-SiC および 6H-SiC, それぞれがバンドギャップの微妙な変化を示しています, 電子移動度, 細部の用途への適合性に影響を与える熱伝導率.
Siのタフさ– C結合, 結合エネルギーはおよそ 318 kJ/モル, SiC の優れた堅牢性を支えています (モース硬度 9– 9.5), 高い融解係数 (～ 2700 ℃), 化学的破壊と熱衝撃に対する耐性.
セラミックプレートで, ポリタイプは通常、意図された用途に基づいて選択されます: 6H-SiC は合成の利便性により建築用途で普及しています, 一方、優れた料金プロバイダーの車椅子用の高出力エレクトロニクスの 4H-SiC 制御.
広いバンドギャップ (2.9– 3.3 ポリタイプに応じた eV) さらに、SiC は純粋なタイプで優れた電気絶縁体になります。, ただし、特殊なデジタルツールで半導体として機能するようにドープすることは可能です.
1.2 セラミックプレートの微細構造とステージ純度
炭化ケイ素セラミックプレートの性能は、粒径などの微細構造の特徴に大きく依存します。, 厚さ, ステージの均一性, 追加の段階または汚染の存在.
高級プレートは通常、高度な焼結法を使用してサブミクロンまたはナノスケールの SiC 粉末から製造されます。, きめの細かい, 機械的靭性と熱伝導性を最大化する完全に緻密な微細構造.
補足的なカーボンなどの汚染, シリカ (サイオツー), ホウ素や軽量アルミニウムなどの焼結助剤は徹底的に規制する必要がある, 高温スタミナと耐酸化性を低下させる粒子間膜を形成する可能性があるため.
反復気孔率, 低い度でも (
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