1. Medžiagos gyvenamosios vietos ir struktūrinis vientisumas
1.1 Esminės silicio karbido savybės
(Silicio karbido tigliai)
Silicio karbidas (SiC) yra kovalentinė keraminė medžiaga, sudaryta iš silicio ir anglies atomų, išdėstytų tetraedrinėje gardelės sistemoje, daugiausia egzistuojančių per 250 politipiniai tipai, su 6H, 4H, ir 3C yra vienas tinkamiausių.
Tvirtas kryptinis sujungimas suteikia išskirtinį kietumą (Mosas ~ 9.5), didelis šilumos laidumas (80– 120 W/(m · K )gryniems pavieniams kristalams), ir įspūdingas cheminis inertiškumas, todėl tai viena iš tvirtiausių medžiagų, tinkančių atšiaurioms atmosferoms.
Didelis juostos tarpas (2.9– 3.3 eV) užtikrina išskirtinę elektros izoliaciją kambario temperatūroje ir aukštą atsparumą radiacinei žalai, o jo sumažintas šiluminio augimo koeficientas (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ K) prisideda prie išskirtinio atsparumo šiluminiam smūgiui.
Šios būdingos savybės išsaugomos ir esant aukštesnei temperatūrai 1600 °C, leidžianti SiC išsaugoti architektūrinį vientisumą, kai jis ilgai tiesiogiai veikiamas atšilusio plieno, malonus, ir reaktyviosios dujos.
Skirtingai nuo oksidinio porceliano, pavyzdžiui, aliuminio oksido, SiC nelengvai reaguoja su anglimi arba mažai tirpstančia eutektika, kad sumažintų atmosferą, svarbus metalurgijos ir puslaidininkių tvarkymo pranašumas.
Gaminant į tiglius– indai, pagaminti taip, kad juos būtų galima sušildyti– SiC viršija tradicines medžiagas, tokias kaip kvarcas, grafitas, ir aliuminio oksido tiek gyvenimo trukmę, tiek proceso vientisumą.
1.2 Mikrostruktūra ir mechaninis saugumas
SiC tiglių veikimas yra kruopščiai susietas su jų mikrostruktūra, kuri priklauso nuo gamybos metodo ir naudojamų sukepinimo ingredientų.
Ugniai atsparūs tigliai paprastai gaminami naudojant atsakinį sujungimą, kur akytieji anglies ruošiniai prasiskverbia suskystinto silicio, formuojant β-SiC per atsaką Si(l) + C(s) → SiC(s).
Šis procesas sukuria sudėtinę pirminio SiC struktūrą su likutiniu nemokamu siliciu (5– 10%), kuris padidina šilumos laidumą, bet gali apriboti naudojimą 1414 °C(silicio lydymosi faktorius).
Ir atvirkščiai, visiškai sukepinti SiC tigliai gaminami kietojo arba skystosios fazės sukepinimo būdu naudojant boro ir anglies arba aliuminio oksido-itrio priedus, pasiekti beveik teorinį tankį ir didesnį grynumą.
Tačiau jie pasižymi puikiu atsparumu šliaužimui ir oksidacijos saugumui, tačiau yra brangesni ir sudėtingesni dideliais dydžiais.
( Silicio karbido tigliai)
Smulkiagrūdis, susipynusi sukepinto SiC mikrostruktūra užtikrina išskirtinį atsparumą terminiam išsekimui ir mechaniniam skilimui, kritinis dirbant su skystuoju siliciu, germanis, arba III-V junginiai kristalų kūrimo procedūrose.
Grūdų krašto dizainas, įskaitant antrųjų pakopų ir poringumo kontrolę, atlieka esminę funkciją užtikrinant ilgalaikį tvirtumą ciklinio šildymo ir agresyvioje cheminėje aplinkoje.
2. Šiluminis našumas ir atsparumas aplinkai
2.1 Šilumos laidumas ir šilumos pasiskirstymas
Vienas iš svarbiausių SiC tiglių pranašumų yra jų didelis šilumos laidumas, kuri leidžia greitai ir tolygiai perduoti šilumą dirbant aukštoje temperatūroje.
Priešingai mažo laidumo gaminiams, tokiems kaip integruotas silicio dioksidas (1– 2 W/(m · K)), SiC efektyviai paskirsto šiluminę energiją visoje tiglio sienelėje, lokalizuotų karštų taškų ir šiluminių gradientų mažinimas.
Ši harmonija būtina atliekant tokius procesus kaip kryptingas daugiakristalinio silicio kietėjimas fotovoltinei energijai, kur temperatūros lygio homogeniškumas tiesiogiai veikia kristalų aukštą kokybę ir defekto storį.
Didelio laidumo ir sumažėjusio šiluminio plėtimosi derinys sukelia išskirtinai aukštą šiluminio šoko kriterijų (R = k(1 - n)a/ p), SiC tigliai tampa atsparūs įtrūkimams per greitus namų šildymo ar vėsinimo ciklus.
Tai leidžia padidinti šildymo sistemos rampos greitį, pagerintas pralaidumas, ir sutrumpėjo prastovos laikas dėl tiglio gedimo.
Be to, Dėl medžiagos gebėjimo atlaikyti pasikartojančius šiluminius dviračius be didelio sunaikinimo, ji tinkama naudoti komerciniuose šildytuvuose, veikiančiuose aukščiau. 1500 °C.
2.2 Oksidacija ir cheminis suderinamumas
Esant aukštai oro temperatūrai, SiC lengvai oksiduojasi, sudarydamas apsauginį amorfinio silicio dioksido sluoksnį (SiO DU) ant jo paviršiaus: SiC + 3/2 O ₂ → SiO DU + CO.
Šis glazūruotas sluoksnis aukštoje temperatūroje tankėja, veikia kaip difuzijos barjeras, kuris sulėtina daugiau oksidacijos ir apsaugo pagrindinę keramikos struktūrą.
Tačiau, mažėjančioje aplinkoje arba vakuumo sąlygomis– įprastas puslaidininkių ir plieno rafinavimo srityje– oksidacija slopinama, SiC ir toliau išlieka chemiškai pastovus, palyginti su išlydytu siliciu, lengvas aliuminis, ir keli šlakai.
Jis atsparus tirpimui ir reakcijai su suskystintu siliciu iki 1410 °C, nors ilgalaikis poveikis gali sukelti nedidelį anglies surinkimą arba sąsajos šiurkštėjimą.
Labai svarbu, SiC nesukelia metalinių užteršimų subtiliuose lydaluose, esminis elektroninio silicio gamybos poreikis, kai užteršta Fe, Cu, arba Cr turi būti mažesnis nei ppb lygis.
Tačiau, apdorojant šarminių žemių metalus arba labai jautrius oksidus reikia būti atsargiems, nes kai kurie gali susidėvėti SiC esant aukštai temperatūrai.
3. Gamybos procesai ir kokybės kontrolė
3.1 Konstravimo metodai ir matmenų kontrolė
SiC tiglių gamyba apima formavimą, džiovinimas, ir aukštos temperatūros sukepinimas arba prasisunkimas, naudojant metodus, parenkamus pagal reikiamą grynumą, dydis, ir taikymas.
Įprastos kūrimo strategijos apima izostatinį presavimą, ekstruzija, ir skaidrių sklaidymas, kiekvienas pasižymi skirtingu matmenų tikslumo ir mikrostruktūros vienodumu.
Dideliems tigliams, naudojamiems saulės luitų barstymui, Izostatinis presavimas užtikrina vienodą sienelės paviršiaus storį ir storį, sumažinant netolygaus šiluminio augimo ir gedimo grėsmę.
Reakciniu būdu surištas SiC (RBSC) tigliai yra prieinami ir dažniausiai naudojami liejyklose ir saulės energijos rinkose, nors pasikartojantys silicio apribojimai maksimaliai tirpalo temperatūrai.
Sukepintas SiC (SSiC) versijos, o tai kainuoja papildomai, turėti nepaprastą grynumą, kietumas, ir atsparumas cheminiam smūgiui, todėl jie tinka didelės vertės programoms, tokioms kaip GaAs arba InP kristalų kūrimas.
Norint pasiekti tvirtą pasipriešinimą, po sukepinimo gali prireikti tikslaus apdirbimo, ypač tigliams, naudojamiems esant vertikaliam nuolydžiui (VGF) arba Čochralskis (CZ) sistemos.
Paviršiaus apdaila yra labai svarbi siekiant sumažinti defektų susidarymo vietas ir užtikrinti sklandų lydalo srautą paskleidimo metu.
3.2 Kokybės kontrolė ir efektyvumo patvirtinimas
Griežtas kokybės užtikrinimas yra svarbus siekiant užtikrinti SiC tiglių patikimumą ir ilgą tarnavimo laiką reikalingomis eksploatavimo sąlygomis.
Vidiniams skilimams nustatyti naudojami neardomieji analizės metodai, tokie kaip ultragarsinė atranka ir rentgeno tomografija., erdvės, arba storio svyravimai.
Cheminė analizė naudojant XRF arba ICP-MS patvirtina žemą metalo užterštumo laipsnį, o šilumos laidumas ir stiprumas lenkimui yra nustatyti produkto nuoseklumui patvirtinti.
Norint nustatyti galimus gedimo režimus, prieš pristatant tiglius dažnai atliekami imituoti terminio ciklo tyrimai.
Rinkinio atsekamumas ir akreditavimas yra įprasti puslaidininkių ir kosmoso tiekimo grandinėse, kai komponentų gedimas gali sukelti brangių gamybos nuostolių.
4. Taikymas ir techninis efektas
4.1 Puslaidininkių ir fotovoltinės pramonės šakos
Silicio karbido tigliai vaidina lemiamą vaidmenį gaminant labai gryną silicį tiek mikroelektronikai, tiek saulės elementams.
Daugiakristalinių fotovoltinių luitų kryptinio kietinimo krosnyse, dideli SiC tigliai veikia kaip pagrindinė suskystinto silicio talpykla, išlaikant aukštą temperatūros lygį 1500 ° C daugeliui ciklų.
Jų cheminis inertiškumas sustabdo užterštumą, o jų šiluminė apsauga užtikrina nuoseklų kietėjimo frontą, todėl gaunamos aukštesnės kokybės plokštelės su mažiau išsidėstymu ir grūdelių ribomis.
Kai kurie gamintojai padengia vidinį paviršių silicio nitridu arba silicio dioksidu, kad papildomai sumažintų sukibimą ir palengvintų luito išsiskyrimą po aušinimo..
Tyrimų mastu Czochralski sudėtinių puslaidininkių augimas, GaAs atšildymui laikyti naudojami mažesnio dydžio SiC tigliai, InSb, arba CdTe, kur ribinis reaktyvumas ir matmenų saugumas yra labai svarbūs.
4.2 Metalurgija, Gamykla, ir naujos technologijos
Už puslaidininkių, SiC tigliai yra būtini plieno rafinavimui, lydinio paruošimas, ir laboratorinio masto lydymo procedūros su aliuminiu, vario, ir retųjų žemių elementai.
Dėl jų atsparumo šiluminiam smūgiui ir erozijai jie tinkami liejyklų indukcinio ir atsparumo šildymo sistemoms, kur jie keliais ciklais pralenkia grafito ir aliuminio oksido alternatyvas.
Pridedant jautrių metalų gamyboje, SiC talpyklos yra naudojamos dulkių siurblio indukciniam lydymui, kad būtų išvengta tiglio gedimo ir užteršimo.
Atsirandančios programos apima išlydytos druskos aktyvatorius ir sutelktas saulės energijos sistemas, kur SiC induose gali būti aukštos temperatūros druskų arba skystų metalų šiluminės energijos kaupimui.
Nuolat tobulinant sukepinimo naujoves ir dangų dizainą, SiC tigliai yra pasirengę palaikyti naujos kartos medžiagų apdorojimą, leidžiantis valyti, daug efektyvesnis, ir keičiamo dydžio komercinės šiluminės sistemos.
Apibendrinant, silicio karbido tigliai yra labai svarbi aukštos temperatūros produktų sintezės technologija, derinant puikią šiluminę, mechaninis, ir cheminis efektyvumas vienoje sukonstruotoje dalyje.
Jų paplitimas visame puslaidininkyje, saulės, ir metalurgijos pramonė pabrėžia savo, kaip šiuolaikinio komercinio porceliano pagrindo, pareigą.
5. Pardavėjas
Advanced Ceramics įkurta spalio mėn 17, 2012, yra aukštųjų technologijų įmonė, įsipareigojusi atlikti tyrimus ir plėtrą, gamyba, apdorojimas, keraminių medžiagų ir gaminių pardavimas ir techninės paslaugos. Mūsų gaminiai apima boro karbido keramikos gaminius, bet jais neapsiribojant, Boro nitrido keramikos gaminiai, Silicio karbido keramikos gaminiai, Silicio nitrido keramikos gaminiai, Cirkonio dioksido keramikos gaminiai, ir tt. Jei jus domina, nedvejodami susisiekite su mumis.
Žymos: Silicio karbido tigliai, Silicio karbido keramika, Silicio karbido keraminiai tigliai
Visi straipsniai ir nuotraukos yra iš interneto. Jei yra kokių nors autorių teisių problemų, susisiekite su mumis laiku, kad ištrintumėte.
Pasiteiraukite mūsų