1. Материјална становања и интегритет структуре
1.1 Интринзичне карактеристике силицијум карбида
(Тигле од силицијум карбида)
Силицијум карбид (СиЦ) је ковалентна керамичка супстанца састављена од атома силицијума и угљеника постављених у тетраедарски решеткасти оквир, углавном постојеће у преко 250 политипски типови, са 6Х, 4Х, а 3Ц је један од најприкладнијих.
Његово чврсто усмерено везивање даје изузетну тврдоћу (Мохс ~ 9.5), висока топлотна проводљивост (80– 120 В/(м · К )за чисте усамљене кристале), и импресивна хемијска инертност, што га чини једним од најробуснијих материјала за тешке атмосфере.
Велики размак (2.9– 3.3 еВ) осигурава изузетну електричну изолацију на нивоу собне температуре и високу отпорност на оштећења од зрачења, док његов смањени коефицијент топлотног раста (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ К) доприноси изузетној отпорности на топлотни удар.
Ова интринзична својства се чувају и на температурама које прелазе 1600 ° Ц, омогућавајући СиЦ-у да сачува архитектонски интегритет под продуженим директним излагањем отопљеним челицима, љубазни, и реактивних гасова.
За разлику од оксидних порцелана као што је глиница, СиЦ не реагује лако на угљеник или тип еутектика ниског топљења у минимизирању амбијента, важна предност у металуршком и полупроводничком руковању.
Када је направљен у лонцима– посуде направљене да укључују и топлине материјала– СиЦ превазилази традиционалне материјале као што је кварц, графит, и глинице у очекиваном животном веку и интегритету процеса.
1.2 Микроструктура и механичка сигурност
Перформансе СиЦ лонаца пажљиво су везане за њихову микроструктуру, који се ослања на начин производње и коришћене састојке за синтеровање.
Ватростални лончићи се обично производе уз помоћ везивања, где се порозни угљенични предформи пробијају течним силицијумом, формирајући β-СиЦ преко одговора Си(л) + Ц(с) → СиЦ(с).
Овај процес генерише композитну структуру примарног СиЦ са заосталим силицијумом без трошкова (5– 10%), који повећава топлотну проводљивост, али може ограничити употребу преко 1414 ° Ц(фактор топљења силицијума).
И обрнуто, потпуно синтеровани СиЦ лончићи се праве синтеровањем у чврстом стању или течној фази коришћењем додатака бора и угљеника или алуминијум-итријума, постизање скоро теоријске густине и веће чистоће.
Они показују супериорну отпорност на пузање и сигурност од оксидације, али су скупљи и тешки за израду у великим величинама.
( Тигле од силицијум карбида)
Ситнозрнати, испреплетана микроструктура синтерованог СиЦ обезбеђује изузетну отпорност на термичко исцрпљивање и механичку дезинтеграцију, критично при руковању течним силицијумом, германијум, или ИИИ-В једињења у поступцима развоја кристала.
Дизајн границе зрна, укључујући контролу другог степена и порозности, игра кључну функцију у успостављању трајне чврстоће под цикличним загревањем и агресивним хемијским окружењима.
2. Термичке перформансе и отпорност на животну средину
2.1 Топлотна проводљивост и дистрибуција топлоте
Једна од кључних предности СиЦ лонаца је њихова висока топлотна проводљивост, што омогућава брз и равномеран пренос топлоте током руковања на високим температурама.
За разлику од производа ниске проводљивости попут интегрисаног силицијум диоксида (1– 2 В/(м · К)), СиЦ ефикасно распршује топлотну енергију кроз зид лончића, смањење локализованих врућих тачака и термичких градијената.
Ова хармонија је неопходна у процесима као што је усмерено очвршћавање мултикристалног силицијума за фотонапонске уређаје, где хомогеност нивоа температуре директно утиче на висок квалитет кристала и дебљину мана.
Комбинација високе проводљивости и смањеног топлотног ширења изазива изузетно висок критеријум топлотног удара (Р = к(1 - н)а/ п), чинећи СиЦ лончиће отпорним на пуцање током брзих циклуса грејања или хлађења куће.
Ово омогућава брже рампе система грејања, побољшана пропусност, и смањено време застоја као резултат квара лонца.
Штавише, способност материјала да издржи поновљену термичку вожњу бициклом без значајног уништења чини га погодним за обраду у комерцијалним грејачима који раде изнад 1500 ° Ц.
2.2 Оксидација и хемијска компатибилност
На повишеним нивоима температуре у ваздуху, СиЦ пролази кроз лаку оксидацију, формирајући заштитни слој од аморфног силицијум диоксида (СиО ТВО) на његовој површини: СиЦ + 3/2 О ₂ → СиО ДВА + ЦО.
Овај застакљени слој се згушњава на високим температурама, делује као дифузиона баријера која успорава више оксидације и штити основну керамичку структуру.
Међутим, у опадајућим срединама или условима вакуума– уобичајено у преради полупроводника и челика– оксидација је потиснута, а СиЦ наставља да буде хемијски стабилан у односу на растопљени силицијум, лаган алуминијум, и неколико шљака.
Отпоран је на растварање и реакцију са течним силицијумом до 1410 ° Ц, иако продужено излагање може довести до малог сакупљања угљеника или храпавости интерфејса.
Пресудно, СиЦ не представља металне контаминације у деликатним растопинама, кључна потреба за електронском производњом силицијума где је контаминација Фе, Цу, или Цр треба одржавати испод нивоа ппб.
Међутим, мора се водити рачуна када се обрађују земноалкални метали или оксиди који су веома осетљиви, јер неки могу истрошити СиЦ на високим температурама.
3. Производни процеси и контрола квалитета
3.1 Методе конструкције и контрола димензија
Производња СиЦ лонаца укључује обликовање, сушење, и високотемпературно синтеровање или процеђивање, са техникама одабраним на основу захтеване чистоће, величина, и примена.
Уобичајене стратегије стварања укључују изостатичко притискање, екструзија, и ширење клизача, сваки нуди различите степене димензионалне прецизности и микроструктурне униформности.
За велике лончиће који се користе за ширење соларних ингота, изостатско пресовање осигурава сталну дебљину и дебљину површине зида, смањење опасности од неуједначеног топлотног раста и квара.
Реакционо везан СиЦ (РБСЦ) лончићи су приступачни и обично се користе у ливницама и соларним тржиштима, иако понављајући силицијум ограничава максималну температуру раствора.
Синтеровани СиЦ (ССиЦ) верзије, док је екстра скуп, бавити изванредном чистоћом, жилавост, и отпорност на хемијски удар, што их чини прикладним за апликације високе вредности као што је развој кристала ГаАс или ИнП.
Прецизна обрада после синтеровања може бити потребна да би се постигле чврсте отпорности, посебно за лончиће који се користе у усправном смрзавању (ВГФ) или Чохралског (ЦЗ) система.
Завршна обрада површине је критична да би се смањила места нуклеације за недостатке и обезбедио несметан ток талине током ширења.
3.2 Контрола квалитета и валидација ефикасности
Ригорозно осигурање квалитета је важно да би се осигурала поузданост и дуг животни век СиЦ лончића под захтевним условима рада.
Технике недеструктивне анализе као што су ултразвучни скрининг и рендгенска томографија користе се за уочавање унутрашњих расцепа, простори, или варијације дебљине.
Хемијска анализа коришћењем КСРФ или ИЦП-МС потврђује низак степен металне контаминације, док се топлотна проводљивост и чврстоћа на савијање одређују да би се потврдила конзистентност производа.
Тигле се често подвргавају симулираним термичким прегледима пре испоруке како би се утврдили могући начини квара.
Следљивост и акредитација скупа су уобичајени у ланцима снабдевања полупроводницима и ваздухопловству, где квар компоненте може довести до скупих губитака у производњи.
4. Примене и технички ефекат
4.1 Полупроводничка и фотонапонска индустрија
Лонци од силицијум карбида играју кључну улогу у производњи силицијума високе чистоће и за микроелектронику и за соларне ћелије.
У пећима усмереног очвршћавања за мултикристалне фотонапонске инготе, велики СиЦ лончићи делују као примарни контејнер за течни силицијум, одржавање нивоа температуре преко 1500 ° Ц за бројне циклусе.
Њихова хемијска инертност зауставља контаминацију, док њихова термичка сигурност обезбеђује доследне фронтове очвршћавања, што доводи до квалитетнијих плочица са мање помака и граница зрна.
Неки произвођачи премазују унутрашњу површину силицијум нитридом или силицијум диоксидом како би додатно смањили везу и олакшали ослобађање ингота након хлађења.
У истраживачким размерама Чохралски раст сложених полупроводника, СиЦ лончићи мањих димензија се користе за одржавање одмрзавања ГаАс, ИнСб, или ЦдТе, где су маргинална реактивност и димензионална сигурност критичне.
4.2 металургија, Фабрика, и Емергинг Тецхнологиес
Изван полупроводника, СиЦ лончићи су неопходни у рафинирању челика, припрема легуре, и процедуре топљења у лабораторијским размерама које укључују алуминијум, бакар, и реткоземних елемената.
Њихова отпорност на топлотни удар и ерозију чини их погодним за индукционо и отпорно грејање у ливницама, где за неколико циклуса наџиве алтернативу графита и глинице.
У адитивној производњи одговарајућих метала, СиЦ контејнери се користе у индукционом топљењу усисивача како би се спречио квар и контаминација лонца.
Нове апликације се састоје од активатора истопљене соли и фокусираних система соларне енергије, где СиЦ посуде могу укључивати високотемпературне соли или течне метале за складиштење топлотне енергије.
Са сталним развојем у иновацијама синтеровања и дизајну покривача, СиЦ лончићи су спремни да подрже обраду материјала следеће генерације, омогућавајући чистије, много ефикасније, и скалабилни комерцијални термални системи.
Ин рецап, лончићи од силицијум карбида представљају кључну технологију која омогућава синтезу производа на високим температурама, комбинујући изузетне топлотне, механички, и хемијску ефикасност у једном пројектованом делу.
Њихово преовлађујуће усвајање у целом полупроводнику, соларни, и металуршке индустрије наглашавају своју дужност као темељ савременог комерцијалног порцелана.
5. Вендор
Адванцед Церамицс основан октобра 17, 2012, је високотехнолошко предузеће посвећено истраживању и развоју, производње, обрада, продаје и техничке услуге керамичких релативних материјала и производа. Наши производи укључују, али не ограничавајући се на керамичке производе од бор карбида, Керамички производи од бор нитрида, Керамички производи од силицијум карбида, Керамички производи од силицијум нитрида, Керамички производи од цирконијум диоксида, итд. Ако сте заинтересовани, слободно нас контактирајте.
Ознаке: Тигле од силицијум карбида, Силицијум карбидна керамика, Керамичке лонце од силицијум карбида
Сви чланци и слике су са интернета. Ако постоје проблеми са ауторским правима, контактирајте нас на време да обришете.
Питајте нас