1. Moddiy turar joylar va strukturaviy yaxlitlik
1.1 Silikon karbidning o'ziga xos xususiyatlari
(Silikon karbidli tigellar)
Silikon karbid (SiC) tetraedral panjara ramkasida o'rnatilgan kremniy va uglerod atomlaridan tashkil topgan kovalent keramik moddadir., asosan ustidan mavjud 250 politipik turlari, 6H bilan, 4H, va 3C eng mos keladiganlardan biri hisoblanadi.
Uning qattiq yo'nalishli bog'lanishi ajoyib qattiqlikni beradi (Mohs ~ 9.5), yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi (80– 120 W/(m · K )sof yakka kristallar uchun), va ta'sirchan kimyoviy inertlik, uni qattiq atmosfera uchun eng mustahkam materiallardan biriga aylantiradi.
Katta tarmoqli oralig'i (2.9– 3.3 eV) xona harorati darajasida ajoyib elektr izolyatsiyasini va radiatsiyaviy shikastlanishlarga yuqori qarshilikni ta'minlaydi, uning termal o'sish koeffitsienti kamayadi (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ K) ajoyib termal zarba qarshiligiga hissa qo'shadi.
Bu o'ziga xos xususiyatlar undan yuqori haroratlarda ham saqlanib qoladi 1600 ° C, SiC ga eritilgan po'latlarga uzoq vaqt to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qilishda me'moriy yaxlitlikni saqlashga imkon beradi, mehribon, va reaktiv gazlar.
Alumina kabi oksidli chinnilardan farqli o'laroq, SiC muhitni minimallashtirishda uglerod yoki turdagi past eriydigan evtektika bilan osonlikcha javob bermaydi., metallurgiya va yarimo'tkazgichlarni qayta ishlashda muhim afzallik.
Tigellarga ishlab chiqarilganda– o'z ichiga olgan idishlar va issiqlik materiallari– SiC kvarts kabi an'anaviy materiallardan oshib ketadi, grafit, va alumina ham umr ko'rish davomiyligida, ham jarayonning yaxlitligida.
1.2 Mikrotuzilma va mexanik xavfsizlik
SiC tigellarining ishlashi ularning mikro tuzilishiga diqqat bilan bog'langan, ishlab chiqarish usuli va ishlatiladigan sinterlash ingredientlariga tayanadi.
Olovga chidamli toifadagi tigellar odatda javobli bog'lash yordamida ishlab chiqariladi, bu erda gözenekli uglerod preformlari suyultirilgan kremniy bilan kirib boradi, Si javobi orqali b-SiC hosil qiladi(l) + C(s) → SiC(s).
Bu jarayon qoldiq xarajatsiz kremniy bilan birlamchi SiC kompozit strukturasini hosil qiladi (5– 10%), Bu issiqlik o'tkazuvchanligini oshiradi, lekin foydalanishni cheklashi mumkin 1414 ° C(kremniyning erish omili).
Aksincha, To'liq sinterlangan SiC tigellari bor va uglerod yoki alumina-ittria qo'shimchalaridan foydalangan holda qattiq holatdagi yoki suyuq fazali sinterlash orqali tayyorlanadi., yaqin nazariy zichlikka va kattaroq tozalikka erishish.
Ular yuqori surilish qarshiligi va oksidlanish xavfsizligini namoyish etadi, ammo katta o'lchamlarda qilish qimmatroq va qiyinroq..
( Silikon karbidli tigellar)
Yupqa taneli, sinterlangan SiC ning bir-biriga bog'langan mikro tuzilishi termal tükenmeye va mexanik parchalanishga ajoyib qarshilik ko'rsatadi., suyultirilgan kremniy bilan ishlashda muhim ahamiyatga ega, germaniy, yoki kristall ishlab chiqish protseduralarida III-V birikmalar.
Don chegarasi dizayni, shu jumladan, ikkinchi bosqich va porozlikni nazorat qilish, tsiklik isitish va agressiv kimyoviy muhitlar ostida doimiy mustahkamlikni o'rnatishda muhim funktsiyani bajaradi..
2. Termal ishlash va atrof-muhitga qarshilik
2.1 Issiqlik o'tkazuvchanligi va issiq taqsimot
SiC tigellarining aniq afzalliklaridan biri ularning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligidir, bu yuqori haroratli ishlov berish davomida tez va bir xilda issiq uzatish imkonini beradi.
Integratsiyalashgan silika kabi past o'tkazuvchanlik mahsulotlaridan farqli o'laroq (1– 2 W/(m · K)), SiC issiqlik energiyasini tigel devori bo'ylab samarali ravishda tarqatadi, mahalliylashtirilgan issiq nuqtalarni va termal gradyanlarni kamaytirish.
Ushbu uyg'unlik fotovoltaiklar uchun ko'p kristalli kremniyning yo'nalishli qotib qolishi kabi jarayonlarda zarurdir., Bu erda harorat darajasining bir xilligi kristalning yuqori sifati va nuqson qalinligiga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qiladi.
Yuqori o'tkazuvchanlik va kamaytirilgan termal kengayish aralashmasi juda yuqori termal zarba mezonini keltirib chiqaradi. (R = k(1 - n)a/ p), SiC tigellarini uyni tez isitish yoki sovutish davrlarida yorilishga chidamli qilish.
Bu isitish tizimining rampa tezligini tezroq qilish imkonini beradi, yaxshilangan o'tkazish qobiliyati, va tigelning ishdan chiqishi natijasida ishlamay qolish vaqti kamaydi.
Bundan tashqari, Materialning sezilarli darajada vayron bo'lmasdan takroriy termal velosipedda turish qobiliyati uni yuqorida ishlaydigan tijorat isitgichlarida ishlov berish uchun mos qiladi. 1500 ° C.
2.2 Oksidlanish va kimyoviy moslik
Havodagi yuqori harorat darajasida, SiC oson oksidlanishdan o'tadi, amorf kremniyning himoya qatlamini hosil qiladi (SiO IKKI) uning yuzasida: SiC + 3/2 O ₂ → SiO IKKI + CO.
Bu sirlangan qatlam yuqori haroratlarda zichlashadi, ko'proq oksidlanishni sekinlashtiradigan va asosiy keramika tuzilishini himoya qiladigan diffuziya to'sig'i sifatida ishlaydi..
Biroq, kamayib borayotgan muhitda yoki vakuum sharoitida– yarimo'tkazgich va po'latni qayta ishlashda odatiy– oksidlanish bostiriladi, va SiC erigan kremniyga nisbatan kimyoviy jihatdan barqaror bo'lib qoladi, engil alyuminiy, va bir nechta shlaklar.
Suyultirilgan kremniy bilan erishi va reaktsiyasiga qarshilik ko'rsatadi 1410 ° C, uzoq muddatli ta'sir qilish kichik uglerodni yig'ish yoki interfeysning qo'pollashishiga olib kelishi mumkin.
Muhimi, SiC nozik eritmalarga metall ifloslanishlarni keltirmaydi, Elektron darajadagi kremniy ishlab chiqarish uchun muhim ehtiyoj, bu erda Fe bilan ifloslanish, Cu, yoki Cr ppb darajasidan past bo'lishi kerak.
Biroq, ishqoriy tuproq metallari yoki juda sezgir oksidlarni qayta ishlashda ehtiyot bo'lish kerak, chunki ba'zilar qattiq harorat darajasida SiC ni yo'qotishi mumkin.
3. Ishlab chiqarish jarayonlari va sifat nazorati
3.1 Qurilish usullari va o'lchovlarni nazorat qilish
SiC tigellarini ishlab chiqarish shakllantirishni o'z ichiga oladi, quritish, va yuqori haroratli sinterlash yoki sızma, talab qilingan tozalik asosida tanlangan texnikalar bilan, hajmi, va ilova.
Oddiy yaratish strategiyalari izostatik presslashni o'z ichiga oladi, ekstruziya, va slaydni yoyish, Ularning har biri turli darajadagi o'lchamli aniqlik va mikro tuzilmaviy bir xillikni taklif qiladi.
Quyosh ingotlarini yoyishda ishlatiladigan katta tigellar uchun, izostatik presslash devor sirtining qalinligi va qalinligini ta'minlaydi, notekis termal o'sish va buzilish xavfini kamaytirish.
Reaktsiya bilan bog'langan SiC (RBSC) tigellar hamyonbop va quyish zavodlari va quyosh bozorlarida keng qo'llaniladi, takrorlanuvchi kremniy cheklovlar maksimal eritma harorati bo'lsa-da.
Sinterlangan SiC (SSiC) versiyalari, qo'shimcha xarajatlar bilan birga, ajoyib soflik bilan shug'ullanadi, qattiqlik, va kimyoviy zarbaga qarshilik, ularni GaAs yoki InP kristallarini ishlab chiqish kabi yuqori qiymatli ilovalar uchun mos qilish.
Qattiq qarshilikka erishish uchun sinterlashdan keyin nozik ishlov berish talab qilinishi mumkin, ayniqsa, tik nishabli muzlashda ishlatiladigan tigellar uchun (VGF) yoki Czochralski (CZ) tizimlari.
Sirt maydonini pardozlash nuqsonlar uchun yadrolanish joylarini kamaytirish va tarqalish davomida silliq eritma oqimini ta'minlash uchun juda muhimdir..
3.2 Sifat nazorati va samaradorlikni tekshirish
Qattiq sifat kafolati talab qilinadigan ish sharoitlarida SiC tigellarining ishonchliligi va uzoq umrini ta'minlash uchun muhimdir..
Ichki bo'linishlarni aniqlash uchun ultratovushli skrining va rentgen tomografiyasi kabi buzilmaydigan tahlil usullari qo'llaniladi., bo'shliqlar, yoki qalinligi o'zgarishi.
XRF yoki ICP-MS yordamida kimyoviy tahlil metall ifloslanishning past darajasini tasdiqlaydi, issiqlik o'tkazuvchanligi va egilish kuchi mahsulotning mustahkamligini tekshirish uchun aniqlanadi.
Mumkin bo'lgan ishlamay qolish usullarini aniqlash uchun tigellar etkazib berishdan oldin ko'pincha simulyatsiya qilingan termal velosiped tekshiruvidan o'tkaziladi..
To'plamning kuzatilishi va akkreditatsiyasi yarimo'tkazgich va aerokosmik ta'minot zanjirlarida keng tarqalgan, komponentlarning ishdan chiqishi qimmat ishlab chiqarish yo'qotishlariga olib kelishi mumkin.
4. Ilovalar va texnik effekt
4.1 Yarimo'tkazgichlar va fotovoltaik sanoat
Silikon karbid tigellari mikroelektronika va quyosh xujayralari uchun yuqori toza kremniy ishlab chiqarishda hal qiluvchi rol o'ynaydi..
Ko'p kristalli fotovoltaik ingotlar uchun yo'nalishli qotish pechlarida, Katta SiC tigellar suyultirilgan kremniy uchun asosiy idish vazifasini bajaradi, harorat darajasini saqlab turish 1500 Ko'p tsikllar uchun ° C.
Ularning kimyoviy inertligi ifloslanishni to'xtatadi, ularning termal xavfsizligi esa izchil qotish jabhalarini ta'minlaydi, kamroq noto'g'ri joylashtirish va don chegaralari bilan yuqori sifatli gofretlarga olib keladi.
Ba'zi ishlab chiqaruvchilar qo'shimcha ravishda bog'lanishni kamaytirish va sovutgandan keyin ingot chiqishini osonlashtirish uchun ichki sirt maydonini kremniy nitridi yoki silika bilan qoplaydi..
Murakkab yarimo'tkazgichlarning tadqiqot miqyosidagi Czochralski o'sishida, GaA larning erishini ushlab turish uchun kichikroq o'lchamdagi SiC tigellardan foydalaniladi, InSb, yoki CdTe, bu erda marjinal reaktivlik va o'lchovli xavfsizlik muhim ahamiyatga ega.
4.2 Metallurgiya, Zavod, va Rivojlanayotgan texnologiyalar
Yarimo'tkazgichlardan tashqari, SiC tigellari po'latni qayta ishlashda ajralmas hisoblanadi, qotishma tayyorlash, va alyuminiyni o'z ichiga olgan laboratoriya miqyosidagi eritish protseduralari, mis, va noyob yer elementlari.
Ularning termal zarba va eroziyaga chidamliligi ularni quyish zavodlarida indüksiyon va qarshilik isitish tizimlari uchun mos qiladi., Bu erda ular grafit va alumina muqobillaridan bir necha davrlar bo'yicha uzoq umr ko'radilar.
Ta'sir etuvchi metallarni qo'shimcha ishlab chiqarishda, SiC konteynerlari tigelning noto'g'ri ishlashi va ifloslanishining oldini olish uchun changyutgichning indüksiyon eritishida qo'llaniladi..
Rivojlanayotgan ilovalar eritilgan tuz faollashtiruvchilaridan va quyosh energiyasiga yo'naltirilgan tizimlardan iborat, Bu erda SiC idishlari issiqlik energiyasini saqlash uchun yuqori haroratli tuzlar yoki suyuq metallarni o'z ichiga olishi mumkin.
Sinterlash innovatsiyalari va qoplama dizayni bo'yicha doimiy ishlanmalar bilan, SiC tigellari keyingi avlod materiallarini qayta ishlashni qo'llab-quvvatlashga tayyor, tozalash imkonini beradi, ancha samaraliroq, va kengaytiriladigan tijorat issiqlik tizimlari.
Xulosa ichida, kremniy karbid tigellari yuqori haroratli mahsulot sintezida muhim ruxsat beruvchi texnologiyadir, ajoyib termal birlashtirgan, mexanik, va bitta muhandislik qismida kimyoviy samaradorlik.
Ular butun yarimo'tkazgichlarda keng tarqalgan, quyosh, va metallurgiya sanoati zamonaviy tijoriy chinnilarning asosi sifatida ularning burchini ta'kidlaydi..
5. Sotuvchi
Advanced Ceramics oktyabr oyida tashkil etilgan 17, 2012, tadqiqot va ishlanmalarga sodiq bo'lgan yuqori texnologiyali korxona, ishlab chiqarish, qayta ishlash, sopol nisbiy materiallar va mahsulotlarni sotish va texnik xizmat ko'rsatish. Mahsulotlarimiz bor karbidli keramika mahsulotlarini o'z ichiga oladi, lekin ular bilan cheklanmaydi, Bor nitridi keramika mahsulotlari, Silikon karbid seramika mahsulotlari, Silikon nitridli keramika mahsulotlari, Zirkonyum dioksid seramika mahsulotlari, va hokazo. Agar qiziqsangiz, iltimos biz bilan bog'laning.
Teglar: Silikon karbidli tigellar, Silikon karbid keramika, Silikon karbidli keramik tigellar
Barcha maqolalar va rasmlar Internetdan olingan. Agar mualliflik huquqi bilan bog'liq muammolar mavjud bo'lsa, o'chirish uchun o'z vaqtida biz bilan bog'laning.
Bizdan so'rang