1. Structure Crystal and Polytypism of Silicon Carbide
1.1 Polytypes Kubic û Hexagonal: Ji 3C heta 6H û Paşerojê
(Seramîkên Silicon Carbide)
Silicon carbide (SiC) seramîkek kovalentî ye ku ji atomên silicon û karbonê pêk tê ku di hevoksaziyek tetrahedral de hatî saz kirin., di zanistiya materyalê de yek ji pergalên herî tevlihev ên polytypîzmê diafirîne.
Berevajî gelek seramîkên bi çarçoveyek krîstal a domdar a yekane, SiC li ser heye 250 polytypes naskirî– rêzikên cihêreng ên piling ên dulaytên Si-C yên nêzîk-paqijkirî yên li ser axa c– ji kub 3C-SiC diguhere (wekî β-SiC jî tê binav kirin) heta 6H-SiC hexagonal û 15R-SiC rombohedral.
Yek ji pirtîpên herî gelemperî yên ku di sepanên sêwiranê de têne bikar anîn 3C ne (kûbîk), 4H, û 6H (hem hexagonal), her yek piçek cûrbecûr strukturên band elektronîkî û guheztinên germî nîşan dide.
3C-SiC, bi çarçoveya wê ya zinc blende, bandgapa herî teng heye (~ 2.3 eV) û bi gelemperî li ser bingehên silicon ji bo amûrên nîvconductor tê berfireh kirin, dema ku 4H-SiC nermbûnek elektronîkî ya berbiçav peyda dike û ji bo amûrên elektronîkî yên bi hêza bilind tê pêşwaz kirin.
Girêdana kovalentî ya zexm û xwezaya rênîşander a Si– C bond zexmiyek awarte dide, ewlekariya termal, û berxwedana li hember lêçûn û êrîşa kîmyewî, çêkirina SiC îdeal ji bo sepanên jîngehê extreme.
1.2 Issues, Doping, û Residence dîjîtal
Bêyî tevliheviya wê ya avahî, SiC dikare were dop kirin da ku hem gihandina n-type hem jî p-type bigihîne, destûrê dide bikaranîna wê di cîhazên nîvconductor de.
Nîtrojen û fosfor wekî gemarê beşdar in, danasîna elektronan rastê nav band veguheztinê, dema ku giraniya sivik aluminium û boron wekî qebûlker dixebitin, hilberîna kunên di band valence.
Lêbelê, Karbidestiya dopîngê ya p-type ji hêla hêzên çalakkirina bilind ve tê sînorkirin, nemaze di 4H-SiC de, ku astengiyan ji bo layout tool bipolar.
Kêmasiyên xwemalî yên wekî xeletîkirina pêçan, micropipes, û xeletiyên berhevkirinê dikarin performansa amûrê qels bikin bi tevlêbûna wekî tesîsên ji nûvekombinasyonê an qursên levkirinê, ji bo sepanên elektronîkî pêşkeftina yek-krîstal a bilindtirîn daxwaz dikin.
Bandgapa mezin (2.3– 3.3 eV bi polytype ve girêdayî ye), qada elektrîkê têkçûna bilind (~ 3 MV/cm), û veguhestina germî ya hêja (~ 3– 4 W/m · K ji bo 4H-SiC) SiC di germahiya bilind de ji siliconê pir çêtir dike, voltaja bilind, û elektronîkên hêza frekansa bilind.
2. Handling and Microstructural Design
( Seramîkên Silicon Carbide)
2.1 Teknîkên Sintering û Densification
Karbîda silicon ji ber girêdana xweya covalentî ya xurt û kêmbûna hevberên xwe-belavbûnê bi xwezayî dijwar e ku were qelandin., hewcedariya teknîkên hilberandina nûjen heye da ku bigihîje dendika tam bêyî lêzêdekirin an bi alîkariya pir hindik a sinterkirinê.
Bi zêdekirina boron û karbonê vekirina bê zextên tozên SiC yên submicron pêkan e., ku bi rakirina tebeqeyên oksîdê û zêdekirina belavbûna rewşa zexm, dendikbûnê pêşve dike.
Pevçûna germ di dema germkirina malê de zexta yekaxial pêk tîne, di astên germahiyê yên kêmbûyî de rê dide dahûrandina tevahî (~ 1800– 2000 ° C )û çêdikek hûrik çêdike, pêkhateyên hêza bilind ji bo kêmkirina cîhazan û danîna li ser perçeyan îdeal e.
Ji bo şiklên mezin an tevlihev, girêdana bersivê tê bikar anîn, li ku derê pêşformên karbonê yên poroz bi siliconê şilkirî li ~ dikevin 1600 ° C, çêkirina β-SiC di cih de bi piçûkbûna marjînal.
Lêbelê, mayî silicon free-mesrefa (~ 5– 10%) di mîkrosaziyê de dimîne, bisînorkirina karbidestiya germahiya bilind û berxwedana oksîdasyonê ya jorîn 1300 ° C.
2.2 Hilberîna Zêdeker û Hilberîna Nêz-Net-Shape
Serkeftinên heyî yên di hilberîna lêzêdeker de (IM), bi taybetî binder jetting û stereolîtografiya bi karanîna tozên SiC an polîmerên preseramîk bikar tînin, destûrê dide çêkirina geometriyên tevlihev ên ku berê bi nêzîkatiyên kevneşopî nedihatin bidestxistin.
Di seramîkên ji polîmer de (PDC) routes, Pêşengên SiC yên şil bi çapkirina 3D têne çêkirin û dûv re di germahiyê de pirolîz dibin da ku SiC amorf an nanokristalîn hilberînin., bi gelemperî hewceyê bêtir dakêşandinê ye.
Van teknîkan bihayên makînekirinê û bermayiyên hilberê kêm dikin, SiC ji bo fezayê pirtir peyda dike, atomî, û serîlêdanên guhezkerên germ ên ku sêwiranên tevlihev karîgeriyê zêde dikin.
Çalakiyên piştî-pêvajoyê yên wekî ketina buhara kîmyewî (CVI) an jî şilbûna siliconê (LSI) carinan têne bikar anîn da ku density û aramiya mekanîkî baştir bikin.
3. Mekanîkî, Termal, û Karbidestiya Jîngehê
3.1 Qawet, Hardness, û Berxwedanê bikar bînin
Silicon carbide di nav hilberên naskirî yên herî dijwar de cih digire, bi hişkbûna Mohs a ~ 9.5 û hişkbûna Vickers bi ser dikeve 25 Nota navîn, ku ew ji abrasionê pir bêpar e, perçebûn, û qirkirin.
Hêza wê ya zirav bi gelemperî ji rêzê ye 300 ber 600 MPa, xwe dispêre nêzîkatiya pêvajoyê û mezinahiya genim, û ew di germahiyê de hişkiyê digire 1400 ° C di hawîrdorên bêhêz de.
Hêza şikestinê, dema nerm (~ 3– 4 MPa · m 1ST/ DU), ji bo gelek sepanên mîmarî bes e, bi taybetî dema ku di pêkhateyên matrixa seramîk de bi piştgiriya fîberê re were yek kirin (CMCs).
CMC-yên bingeha SiC-ê di pêlên turbînê de têne bikar anîn, xetên combustor, û sîstemên brake, ku ew teserûfa lêçûna giraniyê peyda dikin, karbidestiya gazê, û jiyana karûbarê dirêjtir li ser hevrehên metallîk.
Berxwedana wê ya awarte ya liberxwedanê SiC ji bo moran bêkêmasî dike, dordîtinî, hêmanên pompê, û mertalê balîstîk, cihê ku hişkbûna di bin barkirina mekanîkî ya giran de krîtîk e.
3.2 Ewlekariya Germê û Ewlekariya Oksîdasyonê
Yek ji taybetmendiyên niştecîh an bazirganî yên SiC-ê yên herî bikêr gihandina wê ya germî ya bilind e– teqrîben 490 W/m · K ji bo yek-krîstal 4H-SiC û ~ 30– 120 W/m · K ji bo cureyên polîkristalîn– ji gelek metalan wêdetir diçe û îmkana belavkirina germa bi bandor çêdike.
Ev milkê niştecîh di elektronîkî ya hêzê de girîng e, li cihê ku cîhazên SiC germa çolê pir hindiktir çêdikin û dikarin ji alavên bingehîn ên silicon bi dendikên hêzê mezintir bixebitin..
Di astên germahiya bilind de li hawîrdorên oksîjen, SiC silica parastinê çêdike (SiO ₂) qatek ku oksîdasyona zêde kêm dike, bi qasî ~ serhişkiya ekolojîk a baş pêşkêş dike 1600 ° C.
Lêbelê, di atmosfêrên dewlemend ên buhara avê de, ev qat dikare wekî Si vemire(OH)₄, di encamê de hilweşîna bilez çêdibe– di serîlêdanên turbînên gazê de dijwariyek sereke.
4. Di Enerjiyê de Serlêdanên Pêşkeftî, Amûrên Elektronîkî, û Aerospace
4.1 Amûrên Elektronîkî yên Hêz û Gadgetên Semiconductor
Silicon carbide elektronîkên hêzê veguherand û ji bo amûrên wekî Schottky diodes gengaz kir., MOSFETs, û JFETên ku di voltaja bilind de dixebitin, frequencies, û germahiyên ji hevgirtinên silicon.
Van amûran windahiyên enerjiyê yên di wesayîtên elektrîkê de kêm dikin, inverterên enerjiya nûjenkirî, û ajokarên motora elektrîkê ya bazirganî, zêdekirina pêşkeftinên karbidestiya hêza gerdûnî.
Kapasîteya ku di astên germahiya hevberdanê de bi rê ve bibe 200 ° C destûrê dide pergalên sarbûnê yên birêkûpêk û pêbaweriya pergalê zêde dike.
Wekî din, Waferên SiC ji bo nîtrîda galiumê wekî substratum têne bikar anîn (GaN) epitaxy di transîstorên elektron-tevgera bilind de (HEMTs), entegrekirina avantajên her du nîvconduktorên fireh-bandgap.
4.2 Atomî, Aerospace, û Amûrên Optîk
Di santralên atomê de, SiC hêmanek bingehîn a pêlava sotemeniyê ya bi qeza-tolerans e, cihê ku beşa wê ya kişandina neutronê kêm bûye, berxwedana tîrêjê, û dijwariya germahiya bilind ewlehî û ewlehî û karbidestiyê çêtir dike.
Di asmanî de, Kompozîtên bi fiber-hêzkirî yên SiC di motorên jet û otomobîlên hîpersonîk de ji bo aramiya xwe ya sivik û germî têne bikar anîn..
Wekî din, Neynikên SiC-ê yên pir-hevalok ji ber rêjeya wan a bilind-hişk-a-tûriyê berî teleskopan têne bikar anîn., aramiya termal, û polandîbûna ji bo ziravbûna binî-nanometer.
Bi kurtî, seramîkên silicon carbide ji bo bingehek ji materyalên pêşkeftî yên nûjen radiwestin, tevlihevkirina mekanîkî ya berbiçav, termal, û taybetmendiyên dîjîtal.
Bi kontrola taybetî ya polytype, microstructure, û hilgirtin, SiC dimîne ku nûbûnên teknolojîk di hêzê de bike, neqilkirin, û endezyariya mîhengê ya ekstrem.
5. Şandevan
TRUNNANO dabînkerê Powdera Tungstenê ya Sferîk a bi ser e 12 ezmûna salan di parastina enerjiyê ya nano-avahî de û pêşkeftina nanoteknolojiyê de. Ew dravdana bi Qerta Krediyê qebûl dike, T/T, Yekîtiya Rojava û Paypal. Trunnano dê bi rêya FedEx ve tiştan ji xerîdarên derveyî welêt bişîne, DHL, bi hewa, an bi deryayê. Heke hûn dixwazin di derheqê Powdera Spherical Tungsten de bêtir zanibin, ji kerema xwe bi me re têkilî daynin û lêpirsînek bişînin([email protected]).
Tags: silicon carbide seramîk,berhemên seramîk ên silicon carbide, pîşesaziya seramîk
Hemû gotar û wêne ji Înternetê ne. Ger pirsgirêkên copyright hene, ji kerema xwe di wextê de bi me re têkilî daynin da ku jêbirin.
Li me bipirsin