1. Сохтори кристаллӣ ва политипизми карбиди кремний
1.1 Политипҳои кубӣ ва шашкунҷа: Аз 3C то 6H ва гузашта
(Керамики карбиди кремний)
Карбиди кремний (SiC) як сафолест, ки ба таври ковалентӣ пайваст аст, ки аз атомҳои кремний ва карбон иборат аст, ки дар синхронизатсияи тетраэдралӣ ҷойгир шудаанд, ба вучуд овардани яке аз системахои мураккабтарини политипизм дар материалшиносй.
Баръакси бисёре аз сафолҳо бо чаҳорчӯбаи кристаллии яккаса, SiC дар зиёда вуҷуд дорад 250 политипхои маълум– пайдарпаии паҳлӯҳои алоҳидаи дуқабатҳои наздики Si-C дар меҳвари c– аз мукааб 3C-SiC фарқ мекунад (ба таври илова β-SiC номида мешавад) ба шашкунҷаи 6H-SiC ва ромбоэдрали 15R-SiC.
Яке аз маъмултарин политипҳо, ки дар барномаҳои тарроҳӣ истифода мешаванд, 3C мебошанд (мукааб), 4Х, ва 6H (ҳам шашкунҷа), ҳар як сохторҳои гуногуни бандҳои электронӣ ва гузариши гармиро нишон медиҳанд.
3C-SiC, бо чаҳорчӯбаи омехтаи руҳ он, тангтарин банд дорад (~ 2.3 eV) ва одатан дар субстратҳои кремний барои асбобҳои нимноқилӣ васеъ карда мешавад, дар ҳоле ки 4H-SiC чандирии назарраси электрониро таъмин мекунад ва барои дастгоҳҳои электронии пурқувват маъқул аст.
Пайванди сахти ковалентӣ ва табиати самти Си– Пайванди C устувории истисноиро медиҳад, амнияти гармидиҳӣ, ва муқовимат ба лағжиш ва ҳамлаи кимиёвӣ, SiC-ро барои барномаҳои шадиди муҳити зист беҳтарин месозад.
1.2 Масъалаҳо, Допинг, ва истиқомати рақамӣ
Сарфи назар аз мураккабии сохтории он, SiC-ро метавон допинг кард, то ҳам гузаронандагии навъи n ва ҳам p-ро ба даст орад, имкон медидад, ки онро дар дастгоддои нимнокил истифода баранд.
Нитроген ва фосфор ҳамчун ифлоскунанда хизмат мекунанд, ворид кардани электронҳо ба банди интиқол, хол он ки алюминии сабук ва бор хамчун кабулкунанда кор мекунанд, истеҳсоли сӯрохиҳо дар банди валентӣ.
Бо вучуди ин, самаранокии допинги навъи p бо қудрати баланди фаъолсозӣ маҳдуд карда мешавад, махсусан дар 4H-SiC, ки барои тарҳрезии асбобҳои биполярӣ монеа эҷод мекунад.
Нуқсонҳои ватанӣ, аз қабили нодуруст ҷойгиркунии винт, микроқубурҳо, ва хатогиҳои устухон метавонад кори асбобро суст карда, ҳамчун иншооти рекомбинатсия ё курсҳои ихроҷ амал кунанд, талабот ба дараҷаи олӣ таҳияи монокристалл барои барномаҳои электронӣ.
Фосилаи васеъ (2.3– 3.3 eV вобаста ба политип), майдони электрикии нокомии баланд (~ 3 МВ/см), ва гармигузаронии аъло (~ 3– 4 В/м · К барои 4H-SiC) SiC-ро дар ҳарорати баланд нисбат ба кремний хеле бартарӣ медиҳад, баландшиддат, ва электроникаи электрикии баландбасомад.
2. Тарҳрезии коркард ва микроструктура
( Керамики карбиди кремний)
2.1 Усулҳои синтеризатсия ва зичии
Карбиди кремний аз сабаби пайвастагии қавии ковалентӣ ва кам шудани коэффисиентҳои худдиффузияи худ зич кардан душвор аст., эҳтиёҷ ба усулҳои инноватсионии коркард барои ба даст овардани зичии пурра бидуни иловаҳо ё бо кӯмаки хеле ками агломератсия.
Синтеризатсияи бе фишори хокаҳои субмикронӣ SiC бо такмил додани бор ва карбон имконпазир аст, ки ба зичшавӣ тавассути нест кардани қабатҳои оксид ва баланд бардоштани диффузияи ҳолати сахт мусоидат мекунанд.
Телакунии гарм ҳангоми гармкунии хона фишори яктарафаро ба кор мебарад, имкон медиҳад, ки зичии пурра дар сатҳи пасти ҳарорат (~ 1800– 2000 ° C )ва хосил намудани махиннах, ҷузъҳои пурқувват барои кам кардани дастгоҳҳо ва гузоштани қисмҳо мувофиқанд.
Барои шаклҳои калон ё мураккаб, пайванди ҷавобӣ истифода мешавад, ки дар он преформахои карбон ковок бо кремний гудохта дар ~ дохил мешаванд 1600 ° C, эҷоди β-SiC дар ҷои бо коҳиши ниҳоӣ.
Бо вучуди ин, кремнийи боқимондаи бехарҷ (~ 5– 10%) дар микроструктура мемонад, маҳдуд кардани самаранокии ҳарорати баланд ва муқовимати оксидшавӣ дар боло 1300 ° C.
2.2 Истеҳсоли изофӣ ва истеҳсоли наздики шакл
Муваффақиятҳои ҷорӣ дар истеҳсоли иловагиҳо (АМ), махсусан ҷилавгирӣ ва стереолитография бо истифода аз хокаҳои SiC ё полимерҳои пеш аз керамикӣ, имкон медиҳад, ки геометрияҳои мураккабе, ки қаблан бо равишҳои анъанавӣ дастнорас буданд, сохта шаванд.
Дар сафолҳои аз полимер ҳосилшуда (PDC) хатсайрҳо, Пешгӯиҳои моеъи SiC тавассути чопи 3D ба вуҷуд меоянд ва сипас дар гармӣ пиролиз карда мешаванд, то SiC аморфӣ ё нанокристаллӣ ҳосил кунанд., одатан ба зичии бештар ниёз доранд.
Ин усулҳо нархи коркард ва партовҳои маҳсулотро коҳиш медиҳанд, SiC-ро барои кайҳон хеле дастрас мегардонад, ядрой, ва замимаҳои ивазкунандаи гарм, ки дар он тарҳҳои мураккаб самаранокиро баланд мебардоранд.
Амалҳои пас аз коркард, ба монанди инфилтратсияи буғи кимиёвӣ (CVI) ё рехтани кремнийи моеъ (LSI) баъзан барои беҳтар кардани зичӣ ва устувории механикӣ истифода мешаванд.
3. Механикӣ, Гармӣ, ва самаранокии муҳити зист
3.1 Қувват, Сахтӣ, ва Муқовиматро истифода баред
Карбиди кремний дар байни сахттарин маҳсулоти эътирофшуда ҷойгир аст, бо устувории Mohs ~ 9.5 ва устувории Vickers болотар 25 Баҳои миёнаи баҳо, онро ба абрешимӣ хеле муқовимат мекунад, парокандашавӣ, ва тарошидан.
Қувваи печиши он одатан аз 300 ба 600 МПа, ба усули коркард ва андозаи дона такя карда, ва он сахтиро дар ҳарорат то дараҷа нигоҳ медорад 1400 ° C дар муҳити ғайрифаъол.
Қувваи шикаста, дар ҳоле ки хоксор (~ 3– 4 МПа · м 1СТ/ ДУ), барои бисёре аз барномаҳои меъморӣ кофӣ аст, махсусан ҳангоми ҳамгироӣ бо дастгирии нах дар композитҳои матритсаи сафолӣ (CMCs).
CMC-ҳои ба SiC асосёфта дар чархҳои турбина истифода мешаванд, қабатҳои сӯзишворӣ, ва системаҳои тормоз, ки онхо сарфаи вазнро таъмин мекунанд, самаранокии газ, ва дароз кардани мӯҳлати хидмат нисбат ба эквивалентҳои металлӣ.
Муқовимати истисноии фарсудашавии он SiC-ро барои мӯҳрҳо комил месозад, подшипникхо, унсурҳои насос, ва сипари баллистики, ки дар он чо устуворй дар зери бори сахти механикй хеле мухим аст.
3.2 Амнияти гармидиҳӣ ва оксидшавӣ
Яке аз хосиятҳои муфиди манзилӣ ё тиҷоратии SiC ин гузариши гармии баланди он мебошад– тахминан 490 В/м · К барои як кристалл 4H-SiC ва ~ 30– 120 В/м · К барои намудҳои поликристаллӣ– аз металлҳои зиёд берун рафта, барои пароканда кардани гармии самаранок имкон медиҳад.
Ин амволи истиқоматӣ дар электроникаи энергетикӣ муҳим аст, ки дар он дастгоҳҳои SiC гармии партовҳои камтар тавлид мекунанд ва метавонанд дар зичии бештари нерӯи барқ нисбат ба гаҷетҳои кремний кор кунанд.
Дар ҳарорати баланд дар муҳити оксидкунанда, SiC кремнийи муҳофизатӣ эҷод мекунад (SiO ₂) қабате, ки оксидшавии иловагиро кам мекунад, ба қадри ~ устувории хуби экологиро пешниҳод мекунанд 1600 ° C.
Бо вучуди ин, дар атмосфераи аз буғи об бой аст, ин қабат метавонад ҳамчун Si ғайрифаъол шавад(OH)₄, ки дар натича таназзули тезонда мешавад– мушкилоти асосӣ дар барномаҳои турбинаи газ.
4. Барномаҳои пешрафта дар энергетика, Таҷҳизоти электронӣ, ва аэрокосмос
4.1 Дастгоҳҳои барқии электронӣ ва гаҷетҳои нимноқилӣ
Карбиди кремний электроникаи барқро тағир дода, барои гаҷетҳо ба монанди диодҳои Schottky имкон медиҳад., MOSFETs, ва JFETs, ки дар шиддати баландтар кор мекунанд, басомадҳо, ва ҳарорат нисбат ба мувофиқати кремний.
Ин асбобҳо талафоти энергияро дар мошинҳои барқӣ кам мекунанд, инвертерҳои энергияи барқароршаванда, ва двигательхои электрикии тичоратй, илова ба такмилдиҳии самаранокии нерӯи барқ.
Қобилияти кор кардан дар сатҳи ҳарорат аз болои 200 ° C имкон медиҳад, ки системаҳои хунуккунӣ ва баланд бардоштани эътимоднокии система.
Гайр аз ин, Вафли SiC ҳамчун субстрат барои нитриди галлий истифода мешавад (ГаН) эпитаксия дар транзисторҳои электронии баланд (HEMTs), муттаҳид намудани афзалиятҳои ҳарду нимноқилҳои фарохмаҷро.
4.2 ядрой, Аэрокоинот, ва Таҷҳизоти оптикӣ
Дар станцияхои электрикии атомй, SiC унсури асосии пӯшиши сӯзишвории ба садама тобовар мебошад, ки дар он чо буриши камхариши нейтронии он, муқовимати радиатсионӣ, ва устувории ҳарорати баланд бехатарӣ, амният ва самаранокиро беҳтар мекунад.
Дар аэрокосмос, Композитҳои бо нахи мустаҳкамшудаи SiC дар муҳаррикҳои реактивӣ ва мошинҳои гиперсонӣ барои устувории сабук ва гармии онҳо истифода мешаванд.
Гайр аз ин, оинаҳои ултра ҳамвор SiC дар натиҷаи таносуби баланди сахтӣ ба зичии онҳо пеш аз телескопҳо истифода мешаванд, устувории гармидиҳӣ, ва сайқал додан ба ноҳамвории зер-нанометрӣ.
Дар ҷамъбаст, сафолҳои карбиди кремний барои як санги калидии маводи пешрафтаи муосир, механиконии барҷастаро муттаҳид мекунад, гармӣ, ва хосиятҳои рақамӣ.
Бо назорати махсуси политип, микроструктура, ва коркард, SiC барои имкон додани навовариҳои технологӣ дар қудрат боқӣ мемонад, нақлиёт, ва муҳандисии фавқулодда.
5. Таъминкунанда
TRUNNANO як таъминкунандаи хокаи вольфрами сферикӣ бо зиёда аст 12 таҷрибаи солона дар сарфаи энергия дар нано-бино ва рушди нанотехнология. Он пардохтро тавассути корти кредитӣ қабул мекунад, Т/Т, West Union ва Paypal. Trunnano молро ба муштариён дар хориҷа тавассути FedEx мефиристад, DHL, бо хаво, ё бо баҳр. Агар шумо хоҳед, ки дар бораи хокаи вольфрами сферикӣ маълумоти бештар гиред, лутфан бо мо дар тамос шавед ва дархост фиристед([email protected]).
Тегҳо: керамики карбиди кремний,махсулоти сафолии кремний карбид, керамикаи саноатй
Ҳама мақолаҳо ва тасвирҳо аз Интернет мебошанд. Агар ягон масъалаи ҳуқуқи муаллиф вуҷуд дошта бошад, лутфан бо мо дар вақти барои нест кардани.
Моро пурсед