1. Материальные жилые помещения и структурная целостность
1.1 Внутренние особенности карбида кремния
(Тигли из карбида кремния)
Карбид кремния (Карбид кремния) представляет собой ковалентное керамическое вещество, состоящее из атомов кремния и углерода, образующих тетраэдрическую решетчатую структуру., в основном существует в более чем 250 политипические типы, с 6Н, 4ЧАС, и 3C является одним из наиболее подходящих.
Его прочное направленное соединение придает исключительную твердость. (Моос ~ 9.5), высокая теплопроводность (80– 120 ж/(м · К )для чистых одиночных кристаллов), и впечатляющая химическая инертность, что делает его одним из самых прочных материалов для суровых атмосфер..
Большая запрещенная зона (2.9– 3.3 эВ) обеспечивает исключительную электрическую изоляцию на уровне комнатной температуры и высокую устойчивость к радиационным повреждениям, в то время как его уменьшенный коэффициент термического роста (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ К) способствует исключительной стойкости к тепловому удару.
Эти внутренние свойства сохраняются и при температурах, выходящих за пределы 1600 °С, позволяя SiC сохранять архитектурную целостность при длительном прямом воздействии оттаивающих сталей., добрый, и химически активные газы.
В отличие от оксидного фарфора, такого как оксид алюминия., SiC плохо реагирует на углерод или легкоплавкие эвтектики при минимизации атмосферных воздействий., важное преимущество при работе с металлургией и полупроводниками.
При изготовлении тиглей– сосуды, предназначенные для включения и нагревания материалов– SiC превосходит традиционные материалы, такие как кварц, графит, и глинозема как по ожидаемому сроку службы, так и по целостности процесса.
1.2 Микроструктура и механическая безопасность
Характеристики тиглей из карбида кремния тесно связаны с их микроструктурой., который зависит от метода производства и используемых ингредиентов для спекания.
Тигли огнеупорного класса обычно производятся с использованием ответной сварки., где пористые углеродные заготовки пронизаны жидким кремнием, образование β-SiC через ответ Si(л) + С(с) → Карбид кремния(с).
В результате этого процесса создается композитная структура первичного SiC с остаточным бесплатным кремнием. (5– 10%), который увеличивает теплопроводность, но может ограничить использование 1414 °С(коэффициент плавления кремния).
Наоборот, полностью спеченные тигли из SiC изготавливаются методом твердофазного или жидкофазного спекания с использованием добавок бора и углерода или алюмоиттрия., достижение близкой к теоретической плотности и большей чистоты.
Они демонстрируют превосходное сопротивление ползучести и защиту от окисления, однако более дороги и сложны в изготовлении больших размеров..
( Тигли из карбида кремния)
Мелкозернистый, переплетенная микроструктура спеченного SiC обеспечивает исключительную устойчивость к термическому истощению и механическому разрушению., критично при работе с жидким кремнием, германий, или соединения III-V в процедурах разработки кристаллов.
Дизайн границы зерна, включая контроль вторых стадий и пористости, играет важную функцию в обеспечении длительной прочности при циклическом нагреве и агрессивных химических средах..
2. Тепловые характеристики и устойчивость к окружающей среде
2.1 Теплопроводность и распределение тепла
Одним из определяющих преимуществ тиглей SiC является их высокая теплопроводность., что обеспечивает быструю и равномерную передачу тепла при работе с высокими температурами..
В отличие от продуктов с низкой проводимостью, таких как интегрированный кремнезем (1– 2 ж/(м · К)), SiC эффективно распределяет тепловую энергию по стенке тигля., уменьшение локализованных горячих точек и температурных градиентов.
Эта гармония необходима в таких процессах, как направленное затвердевание мультикристаллического кремния для фотоэлектрических систем., где однородность температурного уровня напрямую влияет на качество кристалла и толщину дефектов.
Сочетание высокой проводимости и пониженного теплового расширения обеспечивает исключительно высокий критерий теплового удара. (р = к(1 - н)а/п), сделать тигли из SiC устойчивыми к растрескиванию во время быстрых циклов нагрева или охлаждения дома..
Это позволяет ускорить темпы изменения системы отопления., улучшенная пропускная способность, и сокращение времени простоя в результате выхода из строя тигля.
Более того, способность материала выдерживать многократное термическое воздействие без значительных разрушений делает его пригодным для комплексной обработки в коммерческих нагревателях, работающих выше 1500 °С.
2.2 Окисление и химическая совместимость
При повышенных температурах воздуха, SiC легко окисляется, образуя защитный слой аморфного кремнезема (СиО ДВА) на его поверхности: Карбид кремния + 3/2 O ₂ → SiO ДВА + СО.
Этот глазурованный слой уплотняется при высоких температурах., действует как диффузионный барьер, который замедляет дальнейшее окисление и защищает основную керамическую структуру..
Однако, в условиях пониженной температуры или вакуума– обычно используется при производстве полупроводников и стали– окисление подавляется, и SiC продолжает оставаться химически устойчивым по отношению к расплавленному кремнию., легкий вес из алюминия, и несколько шлаков.
Он устойчив к растворению и реакции с жидким кремнием до 1410 °С, хотя длительное воздействие может привести к небольшому поглощению углерода или приданию шероховатости интерфейсу.
Крайне важно, SiC не вносит металлических примесей в деликатные расплавы., острая необходимость в производстве кремния электронного качества, где загрязнение Fe, Cu, или Cr необходимо поддерживать на уровне ниже уровня ppb..
Однако, необходимо соблюдать осторожность при обработке щелочноземельных металлов или очень чувствительных оксидов., поскольку некоторые из них могут изнашивать SiC при высоких температурах..
3. Производственные процессы и контроль качества
3.1 Методы строительства и контроль размеров
Производство тиглей SiC включает в себя формование., сушка, и высокотемпературное спекание или просачивание, с методами, выбранными на основе требуемой чистоты, размер, и приложение.
Обычные стратегии создания включают изостатическое прессование., экструзия, и распространение слайдов, каждый из них обеспечивает различную степень точности размеров и микроструктурной однородности..
Для больших тиглей, используемых при распределении слитков на солнечной энергии., изостатическое прессование обеспечивает постоянство толщины и толщины поверхности стенки., снижение угрозы неравномерного теплового роста и выхода из строя.
Реакционно-связанный SiC (РБСК) тигли доступны по цене и обычно используются на литейных заводах и на рынках солнечной энергии., несмотря на повторяющиеся кремниевые ограничения, максимальная температура раствора.
Спеченный карбид кремния (ССиК) версии, хотя и очень дорого, иметь дело с замечательной чистотой, прочность, и устойчивость к химическому воздействию, что делает их подходящими для таких важных приложений, как разработка кристаллов GaAs или InP..
Для достижения высокой стойкости может потребоваться прецизионная механическая обработка после спекания., особенно для тиглей, используемых при замораживании на вертикальном склоне (ВГФ) или Чохральский (Чехия) системы.
Обработка поверхности имеет решающее значение для уменьшения мест зарождения дефектов и обеспечения плавного течения расплава во время его распределения..
3.2 Контроль качества и проверка эффективности
Строгий контроль качества важен для обеспечения надежности и длительного срока службы тиглей SiC в требуемых условиях эксплуатации..
Для обнаружения внутренних трещин используются методы неразрушающего анализа, такие как ультразвуковой скрининг и рентгеновская томография., пространства, или вариации толщины.
Химический анализ с использованием XRF или ICP-MS подтверждает низкую степень металлических загрязнений., в то время как теплопроводность и прочность на изгиб определяются для подтверждения консистенции продукта..
Перед поставкой тигли часто подвергаются симуляционным термоциклическим испытаниям для определения возможных режимов отказа..
Прослеживаемость и аккредитация комплектов широко распространены в цепочках поставок полупроводниковой и аэрокосмической промышленности., где выход из строя компонента может привести к дорогостоящим производственным потерям.
4. Применение и технический эффект
4.1 Полупроводниковая и фотоэлектрическая промышленность
Тигли из карбида кремния играют решающую роль в производстве кремния высокой чистоты как для микроэлектроники, так и для солнечных элементов..
В печах направленной кристаллизации мультикристаллических фотоэлектрических слитков, большие тигли из SiC служат основным контейнером для сжиженного кремния., поддержание температурного режима в течение 1500 ° C для многочисленных циклов.
Их химическая инертность предотвращает загрязнение., в то время как их термическая безопасность обеспечивает постоянство фронтов затвердевания, что приводит к получению пластин более высокого качества с меньшим количеством смещений и границ зерен..
Некоторые производители покрывают внутреннюю поверхность нитридом кремния или диоксидом кремния, чтобы дополнительно уменьшить сцепление и облегчить высвобождение слитка после охлаждения..
В исследовательском масштабе выращивание сложных полупроводников по Чохральскому, Тигли SiC меньшего размера используются для выдерживания оттаивания GaAs., InSb, или CdTe, где предельная реактивность и размерная безопасность имеют решающее значение.
4.2 Металлургия, Фабрика, и новые технологии
За пределами полупроводников, Тигли из карбида кремния незаменимы при рафинировании стали., подготовка сплава, и лабораторные процедуры плавки алюминия, медь, и редкоземельные элементы.
Их устойчивость к тепловому удару и эрозии делает их пригодными для систем индукционного и резистивного нагрева на литейных заводах., где они переживут альтернативы из графита и оксида алюминия на несколько циклов..
В аддитивном производстве чувствительных металлов, Контейнеры из карбида кремния используются в пылесосах индукционной плавки для предотвращения неисправности и загрязнения тигля..
Возникающие области применения включают активаторы расплавленной соли и системы сосредоточенной солнечной энергии., где сосуды из карбида кремния могут содержать высокотемпературные соли или жидкие металлы для хранения тепловой энергии..
Благодаря постоянному развитию инноваций в области спекания и дизайна покрытий, Тигли из карбида кремния готовы поддержать обработку материалов нового поколения, что делает возможным уборку, гораздо эффективнее, и масштабируемые коммерческие тепловые системы.
Вкратце, Тигли из карбида кремния представляют собой важнейшую технологию высокотемпературного синтеза продуктов., сочетание замечательных термических, механический, и химическая эффективность в одной инженерной детали.
Их широкое распространение в полупроводниковой промышленности., солнечный, и металлургическая промышленность подчеркивают свою роль в качестве основы современного коммерческого фарфора..
5. Продавец
Компания Advanced Ceramics основана в октябре. 17, 2012, это высокотехнологичное предприятие, занимающееся исследованиями и разработками, производство, обработка, продажа и техническое обслуживание керамических материалов и изделий. Наша продукция включает, помимо прочего, керамические изделия из карбида бора., Керамические изделия из нитрида бора, Керамические изделия из карбида кремния, Керамические изделия из нитрида кремния, Керамические изделия из диоксида циркония, и т. д.. Если вам интересно, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.
Теги: Тигли из карбида кремния, Карбид Кремния Керамика, Керамические тигли из карбида кремния
Все статьи и фотографии взяты из Интернета.. Если есть какие-либо проблемы с авторскими правами, пожалуйста, свяжитесь с нами вовремя, чтобы удалить.
Запросите нас