சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள்: தீவிர சுற்றுச்சூழல் பயன்பாடுகளுக்கான உயர் செயல்திறன் பொருட்கள் பீங்கான் தாங்கி

1. சிலிக்கான் கார்பைட்டின் படிக அமைப்பு மற்றும் பாலிடிபிசம்

1.1 கன மற்றும் அறுகோண பலவகைகள்: 3C முதல் 6H வரை மற்றும் கடந்த காலம்

(சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள்)

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் அணுக்களால் ஆன கோவலன்ட் ஒட்டப்பட்ட பீங்கான் ஒரு டெட்ராஹெட்ரல் ஒத்திசைவில் அமைக்கப்பட்டுள்ளது, பொருள் அறிவியலில் பாலிடிபிசத்தின் மிகவும் சிக்கலான அமைப்புகளில் ஒன்றை உருவாக்குதல்.

தனியான நிலையான படிக கட்டமைப்பைக் கொண்ட நிறைய மட்பாண்டங்களைப் போலல்லாமல், SiC மேல் உள்ளது 250 நன்கு அறியப்பட்ட பாலிடைப்கள்– c-அச்சு வழியாக நெருக்கமான நிரம்பிய Si-C இரு அடுக்குகளின் தனித்துவமான பைலிங் வரிசைகள்– கன 3C-SiC இலிருந்து மாறுபடும் (கூடுதலாக β-SiC என குறிப்பிடப்படுகிறது) அறுகோண 6H-SiC மற்றும் ரோம்போஹெட்ரல் 15R-SiC வரை.

வடிவமைப்பு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் வழக்கமான பாலிடைப்களில் ஒன்று 3C ஆகும் (கன சதுரம்), 4எச், மற்றும் 6H (இரண்டும் அறுகோணமானது), ஒவ்வொன்றும் பல்வேறு மின்னணு இசைக்குழு கட்டமைப்புகள் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது.

3C-SiC, அதன் துத்தநாக கலவை கட்டமைப்புடன், குறுகிய பேண்ட்கேப்பைக் கொண்டுள்ளது (~ 2.3 ஈ.வி) மற்றும் பொதுவாக குறைக்கடத்தி கருவிகளுக்கு சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுகளில் விரிவாக்கப்படுகிறது, 4H-SiC குறிப்பிடத்தக்க எலக்ட்ரான் நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்குகிறது மற்றும் அதிக சக்தி கொண்ட மின்னணு சாதனங்களுக்கு சாதகமாக உள்ளது..

Si இன் திடமான கோவலன்ட் பிணைப்பு மற்றும் திசை இயல்பு– சி பிணைப்பு விதிவிலக்கான திடத்தன்மையை வழங்குகிறது, வெப்ப பாதுகாப்பு, மற்றும் நழுவுதல் மற்றும் இரசாயன தாக்குதலுக்கு எதிர்ப்பு, தீவிர சூழல் பயன்பாடுகளுக்கு SiC ஐ சிறந்ததாக ஆக்குகிறது.

1.2 சிக்கல்கள், ஊக்கமருந்து, மற்றும் டிஜிட்டல் குடியிருப்பு

அதன் கட்டமைப்பு நுணுக்கத்தைப் பொருட்படுத்தாமல், n-வகை மற்றும் p-வகை கடத்துத்திறனை அடைய SiC ஐ டோப் செய்ய முடியும், குறைக்கடத்தி சாதனங்களில் அதன் பயன்பாட்டை அனுமதிக்கிறது.

நைட்ரஜன் மற்றும் பாஸ்பரஸ் மாசுபடுத்தும் காரணிகளாக செயல்படுகின்றன, டிரான்ஸ்மிஷன் பேண்டில் எலக்ட்ரான்களை நேரடியாக அறிமுகப்படுத்துகிறது, குறைந்த எடை அலுமினியம் மற்றும் போரான் ஏற்பிகளாக வேலை செய்யும் போது, வேலன்ஸ் பேண்டில் துளைகளை உருவாக்குகிறது.

இருந்தாலும், p-வகை ஊக்கமருந்து செயல்திறன் அதிக செயல்படுத்தும் சக்திகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, குறிப்பாக 4H-SiC இல், இது இருமுனை கருவி அமைப்பிற்கு தடைகளை ஏற்படுத்துகிறது.

திருகு தவறான இடங்கள் போன்ற பூர்வீக குறைபாடுகள், நுண்குழாய்கள், மற்றும் பைலிங் தவறுகள் கருவியின் செயல்திறனை மறுசீரமைப்பு வசதிகள் அல்லது கசிவு படிப்புகளாக செயல்படுவதன் மூலம் பலவீனப்படுத்தலாம், மின்னணு பயன்பாடுகளுக்கான உயர்மட்ட ஒற்றை-படிக வளர்ச்சியைக் கோருகிறது.

பரந்த பேண்ட்கேப் (2.3– 3.3 பாலிடைப்பைப் பொறுத்து eV), அதிக செயலிழப்பு மின்சார பகுதி (~ 3 எம்வி/செ.மீ), மற்றும் சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் (~ 3– 4 4H-SiCக்கு W/m · K) உயர் வெப்பநிலையில் சிலிக்கானை விட SiC ஐ மிக உயர்ந்ததாக ஆக்குங்கள், உயர் மின்னழுத்தம், மற்றும் உயர் அதிர்வெண் ஆற்றல் மின்னணுவியல்.

2. கையாளுதல் மற்றும் நுண் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு

( சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள்)

2.1 சிண்டரிங் மற்றும் அடர்த்தியாக்கும் நுட்பங்கள்

சிலிக்கான் கார்பைடு அதன் வலுவான கோவலன்ட் பிணைப்பு மற்றும் குறைக்கப்பட்ட சுய-பரவல் குணகத்தின் காரணமாக இயற்கையாகவே அடர்த்தியாக கடினமாக உள்ளது., சேர்க்கைகள் இல்லாமல் அல்லது மிகக் குறைந்த சின்டரிங் உதவியுடன் முழு அடர்த்தியை அடைய புதுமையான செயலாக்க நுட்பங்கள் தேவை.

சப்மிக்ரான் SiC பொடிகளின் அழுத்தமற்ற சின்டரிங் போரான் மற்றும் கார்பனை மேம்படுத்துவதன் மூலம் சாத்தியமாகும், ஆக்சைடு அடுக்குகளை நீக்கி, திட-நிலை பரவலை மேம்படுத்துவதன் மூலம் அடர்த்தியை ஊக்குவிக்கிறது.

வீட்டை சூடாக்கும் போது சூடான தள்ளுதல் ஒரு ஆக்சியல் அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, குறைக்கப்பட்ட வெப்பநிலை நிலைகளில் முழு அடர்த்தியை அனுமதிக்கிறது (~ 1800– 2000 ° சி )மற்றும் நேர்த்தியான தானியங்களை உருவாக்குகிறது, அதிக வலிமை கொண்ட கூறுகள் சாதனங்களைக் குறைப்பதற்கும் பாகங்கள் மீது வைப்பதற்கும் ஏற்றவை.

பெரிய அல்லது சிக்கலான வடிவங்களுக்கு, பதில் பிணைப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது, நுண்ணிய கார்பன் முன்வடிவங்கள் உருகிய சிலிக்கானுடன் ~ இல் ஊடுருவுகின்றன 1600 ° சி, விளிம்பு சுருக்கத்துடன் β-SiC ஐ உருவாக்குகிறது.

இருந்தாலும், எஞ்சிய செலவு இல்லாத சிலிக்கான் (~ 5– 10%) நுண் கட்டமைப்பில் உள்ளது, மேலே உள்ள உயர்-வெப்பநிலை திறன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பைக் கட்டுப்படுத்துகிறது 1300 ° சி.

2.2 சேர்க்கை உற்பத்தி மற்றும் அருகில் நிகர வடிவ உற்பத்தி

சேர்க்கை உற்பத்தியில் தற்போதைய முன்னேற்றங்கள் (AM), குறிப்பாக SiC பொடிகள் அல்லது ப்ரீசெராமிக் பாலிமர்களைப் பயன்படுத்தி பைண்டர் ஜெட்டிங் மற்றும் ஸ்டீரியோலிதோகிராபி, வழக்கமான அணுகுமுறைகள் மூலம் முன்னர் அடைய முடியாத சிக்கலான வடிவவியலை உருவாக்க அனுமதிக்கின்றன.

பாலிமர்-பெறப்பட்ட செராமிக் இல் (PDC) பாதைகள், திரவ SiC முன்னோடிகள் 3D பிரிண்டிங் மூலம் உருவாக்கப்பட்டு பின்னர் வெப்பத்தில் பைரோலிஸ் செய்யப்பட்டு உருவமற்ற அல்லது நானோ கிரிஸ்டலின் SiC ஐ உருவாக்குகின்றன., பொதுவாக அதிக அடர்த்தி தேவை.

இந்த நுட்பங்கள் எந்திர விலை மற்றும் தயாரிப்பு கழிவுகளை குறைக்கின்றன, விண்வெளிக்கு SiC ஐ அதிக அளவில் கிடைக்கச் செய்கிறது, அணுக்கரு, மற்றும் சிக்கலான தளவமைப்புகள் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் சூடான பரிமாற்றி பயன்பாடுகள்.

இரசாயன நீராவி ஊடுருவல் போன்ற பிந்தைய செயலாக்க நடவடிக்கைகள் (CVI) அல்லது திரவ சிலிக்கான் கசிவு (LSI) சில நேரங்களில் அடர்த்தி மற்றும் இயந்திர நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்த பயன்படுத்தப்படுகிறது.

3. இயந்திரவியல், வெப்ப, மற்றும் சுற்றுச்சூழல் திறன்

3.1 வலிமை, கடினத்தன்மை, மற்றும் எதிர்ப்பைப் பயன்படுத்தவும்

சிலிக்கான் கார்பைடு கடினமான அங்கீகரிக்கப்பட்ட தயாரிப்புகளில் ஒன்றாகும், ~ என்ற மோஸ் திடத்தன்மையுடன் 9.5 மற்றும் விக்கர்ஸ் உறுதியை மிஞ்சும் 25 கிரேடு புள்ளி சராசரி, சிராய்ப்புக்கு அதிக நோய் எதிர்ப்பு சக்தியை உருவாக்குகிறது, சிதைவு, மற்றும் ஸ்கிராப்பிங்.

அதன் நெகிழ்வு வலிமை பொதுவாக இருந்து வருகிறது 300 செய்ய 600 MPa, செயலாக்க அணுகுமுறை மற்றும் தானிய அளவு சார்ந்தது, வரை வெப்பநிலையில் கடினத்தன்மையை வைத்திருக்கிறது 1400 செயலற்ற சூழல்களில் ° C.

எலும்பு முறிவு வலிமை, அடக்கமாக இருக்கும் போது (~ 3– 4 MPa · m 1ST/ TWO), பல கட்டடக்கலை பயன்பாடுகளுக்கு போதுமானது, குறிப்பாக செராமிக் மேட்ரிக்ஸ் கலவைகளில் ஃபைபர் ஆதரவுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படும் போது (சி.எம்.சி).

SiC அடிப்படையிலான CMCகள் டர்பைன் பிளேடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எரிப்பு லைனிங்ஸ், மற்றும் பிரேக் அமைப்புகள், அங்கு அவை எடைச் செலவு சேமிப்பை வழங்குகின்றன, வாயு திறன், மற்றும் உலோக சமமானவற்றின் மீது நீடித்த சேவை வாழ்க்கை.

அதன் விதிவிலக்கான உடைகள் எதிர்ப்பு SiC ஐ முத்திரைகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகிறது, தாங்கு உருளைகள், பம்ப் கூறுகள், மற்றும் பாலிஸ்டிக் கவசம், தீவிர இயந்திர ஏற்றுதலின் கீழ் உறுதித்தன்மை முக்கியமானது.

3.2 வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற பாதுகாப்பு

SiC இன் மிகவும் பயனுள்ள குடியிருப்பு அல்லது வணிக பண்புகளில் ஒன்று அதன் உயர் வெப்ப கடத்துத்திறன் ஆகும்– தோராயமாக 490 W/m · K ஒற்றை-படிக 4H-SiC மற்றும் ~ 30– 120 W/m · K பாலிகிரிஸ்டலின் வகைகளுக்கு– நிறைய உலோகங்களைத் தாண்டி, பயனுள்ள வெப்பச் சிதறலை சாத்தியமாக்குகிறது.

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸில் இந்த குடியிருப்பு சொத்து முக்கியமானது, SiC சாதனங்கள் மிகக் குறைவான கழிவு வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன மற்றும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான கேஜெட்டுகளை விட அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியில் இயங்க முடியும்.

ஆக்ஸிஜனேற்ற சூழல்களில் உயர்ந்த வெப்பநிலை நிலைகளில், SiC ஒரு பாதுகாப்பு சிலிக்காவை உருவாக்குகிறது (SiO ₂) கூடுதல் ஆக்சிஜனேற்றத்தை குறைக்கும் அடுக்கு, ~ போன்ற நல்ல சூழலியல் உறுதியை வழங்குகிறது 1600 ° சி.

இருந்தாலும், நீராவி நிறைந்த வளிமண்டலங்களில், இந்த அடுக்கு Si ஆக ஆவியாகலாம்(ஓ)₄, இதன் விளைவாக விரைவான சீரழிவு– எரிவாயு விசையாழி பயன்பாடுகளில் ஒரு முக்கிய சவால்.

4. ஆற்றலில் மேம்பட்ட பயன்பாடுகள், மின்னணு சாதனங்கள், மற்றும் விண்வெளி

4.1 பவர் எலக்ட்ரானிக் சாதனங்கள் மற்றும் செமிகண்டக்டர் கேஜெட்டுகள்

சிலிக்கான் கார்பைடு, ஷாட்கி டையோட்கள் போன்ற கேஜெட்டுகளுக்கு சாத்தியமாவதன் மூலம் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸை மாற்றியுள்ளது., MOSFETகள், மற்றும் அதிக மின்னழுத்தத்தில் செயல்படும் JFETகள், அதிர்வெண்கள், மற்றும் சிலிக்கான் பொருத்தங்களை விட வெப்பநிலை.

இந்த கருவிகள் மின்சார வாகனங்களில் ஆற்றல் இழப்பைக் குறைக்கின்றன, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் இன்வெர்ட்டர்கள், மற்றும் வணிக மின்சார மோட்டார் இயக்கிகள், உலகளாவிய ஆற்றல் திறன் மேம்பாடுகளைச் சேர்க்கிறது.

சந்திப்பு வெப்பநிலை மட்டங்களில் இயங்கும் திறன் 200 ° C நெறிப்படுத்தப்பட்ட குளிரூட்டும் அமைப்புகளை அனுமதிக்கிறது மற்றும் அமைப்பின் நம்பகத்தன்மையை உயர்த்துகிறது.

மேலும், SiC செதில்கள் காலியம் நைட்ரைடுக்கான அடி மூலக்கூறுகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன (GaN) உயர்-எலக்ட்ரான்-மொபிலிட்டி டிரான்சிஸ்டர்களில் எபிடாக்ஸி (HEMTகள்), பரந்த-பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்திகள் இரண்டின் நன்மைகளையும் ஒருங்கிணைத்தல்.

4.2 அணுக்கரு, விண்வெளி, மற்றும் ஆப்டிகல் உபகரணங்கள்

அணு மின் நிலையங்களில், SiC என்பது விபத்து-சகிப்புத்தன்மை கொண்ட எரிபொருள் உறைகளின் முக்கிய அங்கமாகும், அதன் குறைக்கப்பட்ட நியூட்ரான் உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டு, கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு, மற்றும் உயர் வெப்பநிலை கடினத்தன்மை பாதுகாப்பு மற்றும் பாதுகாப்பு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

விண்வெளியில், SiC ஃபைபர்-வலுவூட்டப்பட்ட கலவைகள் ஜெட் என்ஜின்கள் மற்றும் ஹைப்பர்சோனிக் கார்களில் அவற்றின் இலகுரக மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மைக்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன..

மேலும், அதி-மென்மையான SiC கண்ணாடிகள் அவற்றின் அதிக விறைப்பு-அடர்வு விகிதத்தின் விளைவாக தொலைநோக்கிகளுக்கு முன் பயன்படுத்தப்படுகின்றன., வெப்ப நிலைத்தன்மை, மற்றும் துணை நானோமீட்டர் கடினத்தன்மைக்கு மெருகூட்டல்.

சுருக்கமாக, சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள் நவீன மேம்பட்ட பொருட்களின் முக்கியக் கல்லாக நிற்கின்றன, சிறந்த இயந்திரத்தை இணைத்தல், வெப்ப, மற்றும் டிஜிட்டல் பண்புகள்.

பாலிடைப்பின் குறிப்பிட்ட கட்டுப்பாட்டுடன், நுண் கட்டமைப்பு, மற்றும் கையாளுதல், SiC அதிகாரத்தில் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகளை செயல்படுத்த உள்ளது, போக்குவரத்து, மற்றும் தீவிர அமைப்பு பொறியியல்.

5. சப்ளையர்

TRUNNANO என்பது கோள வடிவ டங்ஸ்டன் பவுடரின் சப்ளையர் ஆகும் 12 நானோ-கட்டிட ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் நானோ தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியில் பல வருட அனுபவம். இது கிரெடிட் கார்டு மூலம் பணம் செலுத்துவதை ஏற்றுக்கொள்கிறது, டி/டி, வெஸ்ட் யூனியன் மற்றும் பேபால். ட்ரூனானோ FedEx மூலம் வெளிநாடுகளில் உள்ள வாடிக்கையாளர்களுக்கு பொருட்களை அனுப்பும், DHL, விமானம் மூலம், அல்லது கடல் வழியாக. நீங்கள் கோள டங்ஸ்டன் பவுடர் பற்றி மேலும் தெரிந்து கொள்ள விரும்பினால், தயவு செய்து எங்களை தொடர்பு கொண்டு விசாரணையை அனுப்பவும்([email protected]).
குறிச்சொற்கள்: சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்,சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான் பொருட்கள், தொழில் பீங்கான்

அனைத்து கட்டுரைகளும் படங்களும் இணையத்தில் இருந்து வந்தவை. ஏதேனும் பதிப்புரிமைச் சிக்கல்கள் இருந்தால், நீக்க சரியான நேரத்தில் எங்களை தொடர்பு கொள்ளவும்.

எங்களை விசாரிக்கவும்