1. פונדאַמענטאַל פראַמעוואָרק און פּאָלימאָרפיסם פון סיליציום קאַרבידע
1.1 קריסטאַל כעמיע און פּאָליטיפּיק פאַרשיידנקייַט
(סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס)
סיליציום קאַרבידע (SiC) איז אַ קאָוואַלענטלי אַדכירד סעראַמיק פּראָדוקט געמאכט פון סיליציום און טשאַד אַטאָמס שטעלן זיך אין אַ טעטראַהעדראַל קאָנטראָל, דעוועלאָפּינג אַ העכסט פעסט און געזונט קריסטאַל לאַטאַס.
ניט ענלעך פילע קאַנווענשאַנאַל סעראַמיקס, SiC האט נישט אַ יינזאַם, בוילעט קריסטאַל פריימווערק; אַנשטאָט, עס יגזיבאַץ אַן ימפּרעסיוו געפיל באקאנט ווי פּאָליטיפּיסיסם, ווו די זעלבע כעמישער סטרוקטור קענען נעמען פאָרעם אין איבער 250 פאַרשידענע פּאָליטיפּעס, יעדער וועריינג אין די סטאַקינג סיקוואַנס פון נאָענט-פּאַקט אַטאָמישע לייַערס.
איינער פון די מערסט טעקנאַלאַדזשיקאַלי היפּש פּאָליטיפּעס זענען 3C-SiC (קוביק, צינק בלענד פריימווערק), 4ה-סיק, און 6ה-סיק (ביידע כעקסאַגאַנאַל), יעדער אָפפערס פאַרשידן עלעקטראָניש, טערמאַל, און מעטשאַניקאַל בנינים.
3C-SiC, אויך גערופן ביתא-סיק, איז נאָרמאַלי געשאפן ביי רידוסט טעמפּעראַטורעס און איז מעטאַסטאַבאַל, בשעת 4H און 6H פּאָליטיפּעס, ריפערד צו ווי אַלף-סיק, זיי זענען פיל מער טערמאַל סטאַביל און בכלל יוטאַלייזד אין הויך-טעמפּעראַטור און דיגיטאַל אַפּלאַקיישאַנז.
דעם סטראַקטשעראַל דייווערסיטי ינייבאַלז טאַרגעטעד מאַטעריאַל אָפּציע באזירט אויף די דעזיגנייטיד אַפּלאַקיישאַן, צי עס איז אין מאַכט עלעקטראָניש דעוויסעס, הויך-גיכקייַט מאַשינינג, אָדער שטרענג טערמאַל ינווייראַנמאַנץ.
1.2 בונדינג קוואַלאַטיז און ריזאַלטינג קעראַקטעריסטיקס
די סטיימאַז פון SiC סטעמס פון זייַן שטאַרק קאָוואַלענט סי-C קייטן, וואָס זענען קורץ אין לענג און זייער דירעקטיאָנאַל, ריזאַלטינג אין אַ שייגעץ דרייַ-דימענשאַנאַל נעץ.
דעם באַנדינג אָרדענונג גיט פענאָמענאַל מעטשאַניקאַל האָמעס, אַרייַנגערעכנט הויך סאָלידיטי (געוויינטלעך 25– 30 גפּאַ אויף די וויקקערס קייט), בוילעט פלעקסוראַל סטאַמאַנאַ (ווי פיל ווי 600 מפּאַ פֿאַר סינטערעד טייפּס), און גוט פּלאַצן סטרדינאַס וועגן אנדערע סעראַמיקס.
די קאָוואַלענט נאַטור אויך מוסיף צו SiC ס העכער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, וואָס קענען דערגרייכן 120– 490 וו / עם · ק רילייינג אויף די פּאָליטיפּע און ריינקייַט– ענלעך צו עטלעכע מעטאַלס און פיל מער ווי רובֿ אַרקאַטעקטשעראַל פּאָרצעלייַ.
דערצו, SiC יגזיבאַץ אַ נידעריק קאָואַפישאַנט פון טערמאַל אַנטוויקלונג, אַרום 4.0– 5.6 × 10 ⁻⁶/ ק, וואָס, ווען קאַמביינד מיט הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, אָפפערס עס מערקווירדיק טערמאַל קלאַפּ קעגנשטעל.
דאָס ימפּלייז אַז סיק קאַמפּאָונאַנץ קענען דורכפירן גיך טעמפּעראַטור אַדזשאַסטמאַנץ אָן קראַקינג, אַ קריטיש אַטריביוט אין אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי כיטער פּאַרץ, וואַרעם יקסטשיינדזשערז, און אַעראָספּאַסע טערמאַל פאַרטיידיקונג סיסטעמען.
2. סינטעז און האַנדלינג סטראַטעגיעס פֿאַר סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס
( סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס)
2.1 שליסל מאַנופאַקטורינג אַפּראָוטשיז: פון אַטשעסאָן צו אַוואַנסירטע סינטהעסיס
די ינדאַסטריאַל פּראָדוקציע פון סיליציום קאַרבידע גיין צוריק צו די שפּעט 19 יאָרהונדערט מיט דער אַנטוויקלונג פון די אַטשעסאָן פּראָצעדור, אַ קאַרבאָטהערמאַל רעדוקציע אופֿן אין וואָס הויך-ריינקייַט סיליקאַ (SiO ₂) און טשאַד (טיפּיקאַללי ייל קאָקס) זענען העאַטעד צו טעמפּעראַטורעס אויבן 2200 ° C אין אַן עלעקטריקאַל קעגנשטעל כיטער.
כאָטש דעם אופֿן האלט צו זיין קאַמאַנלי געניצט פֿאַר דזשענערייטינג גראָב סיק פּודער פֿאַר אַברייסיווז און רעפראַקטאָריעס, עס גיט מאַטעריאַל מיט ימפּיוראַטיז און אַניוואַן פּאַרטאַקאַל מאָרפאָלאָגי, ריסטריקטינג זייַן באַניץ אין הויך-פאָרשטעלונג סעראַמיקס.
מאָדערן ימפּרווומאַנץ האָבן ריזאַלטיד אין אָלטערנאַטיוו סינטעז פּאַטס אַזאַ ווי כעמישער פארע דעפּאַזישאַן (CVD), וואָס קריייץ הינטער-הויך-ריינקייַט, איין-קריסטאַל סיק פֿאַר סעמיקאַנדאַקטער אַפּלאַקיישאַנז, און לאַזער-אַססיסטעד אָדער פּלאַזמע-ענכאַנסט סינטעז פֿאַר נאַנאָסקאַלע פּאַודערז.
די סאַפיסטאַקייטיד טעקניקס לאָזן פּינטלעך קאָנטראָל איבער סטאָיטשיאָמעטרי, פּאַרטאַקאַל ויסמעסטונג, און פאַסע ריינקייַט, וויכטיק פֿאַר טיילערינג SiC צו ספּעציפיש פּלאַן פאדערונגען.
2.2 דענסיפיקאַטיאָן און מיקראָסטראַקטשעראַל קאָנטראָל
צווישן די בעסטער שוועריקייטן אין פּראָדוצירן סיק פּאָרצעלייַס איז אַטשיווינג פולשטענדיק געדיכטקייַט רעכט צו זיין שטאַרק קאָוואַלענט באַנדינג און נידעריק זיך-דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנץ., וואָס ינכיבאַט נאָרמאַל סינטערינג.
צו באַקומען דעם, אַ נומער פון ספּעציפיש דענסאַפאַקיישאַן סטראַטעגיעס זענען דעוועלאָפּעד.
רעאַקציע באַנדינג ינקלודז ינפילטרייטינג אַ פּאָרעז טשאַד פּרעפאָרם מיט מאָולטאַן סיליציום, וואָס ריספּאַנדז צו אַנטוויקלען SiC אין סיטו, ריזאַלטינג אין אַ נאָענט-נעץ-פאָרעם קאָמפּאָנענט מיט זייער קליין שרינגקידזש.
פּרעשערלעסס סינטערינג איז אַטשיווד דורך אַרייַנגערעכנט סינטערינג אַידס אַזאַ ווי באָראַן און טשאַד, וואָס מעלדן קערל שיעור דיפיוזשאַן און עלימינירן פּאָרעס.
וואַרעם דרינגלעך און הייס יסאָסטאַטיק דרינגלעך (לענד) צולייגן פונדרויסנדיק דרוק איבער באַהיצונג, אַלאַוינג פול דענסינג ביי רידוסט טעמפּעראַטור לעוועלס און קריייטינג מאַטעריאַלס מיט מערקווירדיק מעטשאַניקאַל רעזידענטשאַל אָדער געשעפט פּראָפּערטיעס.
די פּראַסעסינג אַפּראָוטשיז מאַכן עס מעגלעך פֿאַר די קאַנסטראַקשאַן פון סיק פּאַרץ מיט פייַן-גריינד, מונדיר מיקראָסטרוקטורעס, וויכטיק פֿאַר מאַקסאַמייזינג שטאַרקייַט, טראָגן קעגנשטעל, און אָרנטלעכקייַט.
3. פּראַקטיש עפיקאַסי און מולטיפונקטיאָנאַל אַפּפּליקאַטיאָנס
3.1 טערמאַל און מעטשאַניקאַל ריזיליאַנס אין שטרענג ינווייראַנמאַנץ
סיליציום קאַרבידע פּאָרסעלאַינס זענען דיסטינגקטיוולי מאַטשט פֿאַר פּראָצעדור אין שטרענג פּראָבלעמס ווייַל פון זייער פיייקייט צו האַלטן סטראַקטשעראַל פעסטקייַט אין היץ, אַנטקעגנשטעלנ אַקסאַדיישאַן, און וויטסטאַנד מעטשאַניקאַל טראָגן.
אין אַקסאַדייזינג אַמביאַנס, סיק פארמען אַ זיכערקייַט סיליקאַ (SiO ₂) שיכטע אויף זייַן ייבערפלאַך געגנט, וואָס ראַדוסאַז ווייַטער אַקסאַדיישאַן און אַלאַוז קעסיידערדיק נוצן אין טעמפּעראַטור לעוועלס ווי פיל ווי 1600 ° סי.
דעם אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל, ינאַגרייטיד מיט הויך קריכן קעגנשטעל, מאכט SiC פּאַסיק פֿאַר פּאַרץ אין גאַז גענעראַטאָרס, קאַמבאַסטשאַן טשיימבערז, און הויך-עפעקטיווקייַט וואַרעם יקסטשיינדזשערז.
זייַן יקסעפּשאַנאַל כאַרדנאַס און אַברייזשאַן קעגנשטעל זענען עקספּלויטאַד אין געשעפט אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי סלערי פּאָמפּע טיילן, סאַנדבלאַסטינג נאַזאַלז, און קאַטינג דעוויסעס, ווו מעטאַל אַלטערנאַטיוועס וואָלט געשווינד פאַרערגערן.
דערצו, סיק ס רידוסט טערמאַל יקספּאַנשאַן און הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי מאַכן עס אַ רעקאַמענדיד פּראָדוקט פֿאַר מירערז אין פּלאַץ טעלאַסקאָופּס און לאַזער סיסטעמען, ווו דימענשאַנאַל זיכערהייַט אונטער טערמאַל בייקינג איז וויטאַל.
3.2 עלעקטריקאַל און סעמיקאַנדאַקטער אַפּפּליקאַטיאָנס
ווייַטער פון זייַן סטראַקטשעראַל נוצן, סיליציום קאַרבידע פיעסעס אַ טראַנספאָרמאַטיוו פֿונקציע אין דער געגנט פון מאַכט עלעקטראָניק.
4ה-סיק, בפרט, פארמאגט א ברייטע באנדגאפ פון בערך 3.2 eV, אַלאַוינג דיווייסאַז צו לויפן אין העכער וואָולטידזשיז, טעמפּעראַטורעס, און סוויטשינג רעגיאַלעראַטיז ווי טראדיציאנעלן סיליציום-באזירט סעמיקאַנדאַקטערז.
דעם רעזולטאַט אין מאַכט מכשירים– אַזאַ ווי שאָטטקי דיאָדעס, MOSFETs, און JFETs– מיט באטייטיק לאָוערד מאַכט לאָססעס, קלענערער סייזד גרייס, און בוסטיד עפעקטיווקייַט, וואָס זענען דערווייַל יקסטענסיוולי יוטאַלייזד אין עלעקטריק וועהיקלעס, רינואַבאַל מיטל ינווערטערס, און קלוג גריד סיסטעמען.
די הויך מאַלפאַנגקשאַן עלעקטריקאַל געגנט פון SiC (וועגן 10 מאל אַז פון סיליציום) דערלויבט טינער דריפט לייַערס, מינאַמייזינג אויף-קעגנשטעל און ענכאַנסינג האַמצאָע פאָרשטעלונג.
דערצו, די הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון SiC אַסיס הצלחה דיסאַפּייט וואַרעם, מינאַמייזינג די נויט פֿאַר גרויס לופטקילונג סיסטעמען און געבן אפילו מער קליין, פאַרלאָזלעך עלעקטראָניש קאַמפּאָונאַנץ.
4. שטייענדיק פראָנטיער און צוקונפֿט איבערבליק אין סיליציום קאַרבידע טעכנאָלאָגיע
4.1 קאָמבינאַציע אין אַוואַנסירטע מאַכט און אַעראָספּאַסע סאַלושאַנז
די ריקערינג יבערגאַנג צו ציכטיק ענערגיע און ענערדזשייזד אַריבערפירן איז דרייווינג אַ גלייַכן פאָדערונג פֿאַר סיק-באזירט עלעמענטן.
אין זונ - ינווערטערס, ווינט מאַכט קאַנווערטערז, און באַטאַרייע פאַרוואַלטונג סיסטעמען, SiC מכשירים לייגן צו העכער מאַכט קאַנווערזשאַן יפעקטיוונאַס, גלייַך דיקריסינג טשאַד דיסטשאַרדזשאַז און אַפּעריישאַנאַל קאָס.
אין אַעראָספּאַסע, סיק פיברע-ריינפאָרסט סיק מאַטריץ קאַמפּאַזאַץ (SiC / SiC CMCs) זענען באשאפן פֿאַר ווינט טערביין בלאַדעס, קאַמבאַסטער ליינינגז, און טערמאַל זיכערהייט סיסטעמען, פּראַוויידינג וואָג קאָס סייווינגז און פאָרשטעלונג גיינז איבער ניקאַל-באזירט סופּעראַללויז.
די סעראַמיק מאַטריץ קאַמפּאַזאַץ קענען לויפן אין טעמפּעראַטורעס סערפּאַסינג 1200 ° סי, מאכן עס מעגלעך פֿאַר דער ווייַטער-דור דזשעט ענדזשאַנז מיט גרעסערע שטויס-צו-וואָג פּראַפּאָרשאַנז און ימפּרוווד גאַז פאָרשטעלונג.
4.2 נאַנאָטעטשנאָלאָגי און קוואַנטום אַפּפּליקאַטיאָנס
אין די נאַנאָסקאַלע, סיליציום קאַרבידע ווייזט פאַרשידענע קוואַנטום בנינים וואָס זענען אָפּגעשטעלט פֿאַר ווייַטער-דור טעקנאַלאַדזשיז.
זיכער פּאָליטיפּעס פון SiC באַלעבאָס סיליציום אָופּאַנינגז און דיוואַקאַנסיז וואָס אַקט ווי ספּין-אַקטיוו ישוז, אַפּערייטינג ווי קוואַנטום קליין ביטן (קווביטס) פֿאַר קוואַנטום קאָמפּיוטער און קוואַנטום נאָוטיסינג אַפּלאַקיישאַנז.
די פּראָבלעמס קענען זיין אָפּטיש באָאָט אַרויף, קאַנטראָולד, און רעצענזיע אויס אין צימער טעמפּעראַטור, אַ היפּש נוץ איבער פילע אנדערע קוואַנטום סיסטעמען וואָס רופן פֿאַר קריאָגעניק פּראָבלעמס.
דערצו, SiC נאַנאָווירעס און נאַנאָפּאַרטיקלעס זענען יקספּלאָרד פֿאַר נוצן אין פעלד ימישאַן גאַדזשאַץ, פאָטאָקאַטאַליסיס, און ביאָמעדיקאַל ימידזשינג ווייַל פון זייער הויך אַספּעקט פאַרהעלטעניש, כעמישער זיכערהייט, און טונאַבאַל עלעקטראָניש רעזידענטשאַל אָדער געשעפט פּראָפּערטיעס.
ווי לערנען אַדוואַנסיז, די אַסימאַליישאַן פון SiC רעכט אין קראָססברעעד קוואַנטום סיסטעמען און נאַנאָעלעקטראָמעטשאַניקאַל דעוויסעס (NEMS) הבטחות צו פאַרגרעסערן זייַן פליכט ווייַטער פון טראדיציאנעלן פּלאַן דאָומיינז.
4.3 סוסטאַינאַביליטי און ליפעסיקלע סיבות צו באַטראַכטן
די פּראָדוקציע פון סיק איז ענערגיע-אינטענסיווע, ספּעציעל אין הויך-טעמפּעראַטור סינטעז און סינטערינג פּראַסעסאַז.
פונדעסטוועגן, די בלייַביק בענעפיץ פון SiC עלעמענטן– אַזאַ ווי פּראַלאָנגד לעבן שפּאַן, דיקריסט וישאַלט, און ימפּרוווד סיסטעם יפעקטיוונאַס– טיפּיקלי יקסיד די ערשט עקאַלאַדזשיקאַל פּראַל.
ינישאַטיווז זענען אַנדערוויי צו שאַפֿן אפילו מער סאַסטיינאַבאַל מאַנופאַקטורינג רוץ, קאַנסיסטינג פון מייקראַווייוו-אַססיסטעד סינטערינג, אַדאַטיוו מאַנופאַקטורינג (3ד דרוקן) פון SiC, און ריסייקלינג פון SiC וויסט פֿון סעמיקאַנדאַקטער ווייפער פּראַסעסינג.
די אַדוואַנטידזשיז צילן צו פאַרמינערן מאַכט קאַנסאַמשאַן, מינאַמייז מאַטעריאַל וויסט, און שטיצן די קייַלעכיק עקאָנאָמיש קלימאַט אין אַוואַנסירטע מאַטעריאַלס סעקטאָרס.
אין מסקנא, סיליציום קאַרבידע פּאָרסעלאַינס רעפּראַזענץ אַ שליסל שטיין פון הייַנטצייַטיק פּראָדוקטן וויסנשאַפֿט, ברידזשינג די ריס צווישן אַרקאַטעקטשעראַל געווער און פּראַקטיש בייגיקייַט.
פון ענייבאַלינג קלינער מאַכט סיסטעמען צו מאַכט קוואַנטום ינאָווויישאַנז, SiC בלייבט צו רידיפיין די געמארקן פון וואָס איז מעגלעך אין פּלאַן און וויסנשאפטלעכע פאָרשונג.
ווען האַנדלינג טעקניקס שטייַגן און שפּאָגל נייַ אַפּלאַקיישאַנז אויפשטיין, די צוקונפֿט פון סיליציום קאַרבידע סטייז גאָר העל.
5. סאַפּלייער
אַוואַנסירטע סעראַמיקס געגרינדעט אויף אקטאבער 17, 2012, איז אַ הויך-טעק פאַרנעמונג באגאנגען צו דער פאָרשונג און אַנטוויקלונג, פּראָדוקציע, פּראַסעסינג, סאַלעס און טעכניש באַדינונגס פון סעראַמיק קאָרעוו מאַטעריאַלס און פּראָדוקטן. אונדזער פּראָדוקטן ינקלודז אָבער ניט לימיטעד צו באָראָן קאַרבידע סעראַמיק פּראָדוקטן, באָראָן ניטריד סעראַמיק פּראָדוקטן, סיליציום קאַרבידע סעראַמיק פּראָדוקטן, סיליציום ניטריד סעראַמיק פּראָדוקטן, סעראַמיק פּראָדוקטן פון זירקאָניום דייאַקסייד, אאז"ו ו. אויב איר זענט אינטערעסירט, ביטע פילן פריי צו קאָנטאַקט אונדז.([email protected])
טאַגס: סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס,סיליציום קאַרבידע,סיליציום קאַרבידע פּרייַז
אַלע אַרטיקלען און בילדער זענען פֿון דער אינטערנעץ. אויב עס זענען קיין קאַפּירייט ישוז, ביטע קאָנטאַקט אונדז אין צייט צו ויסמעקן.
אָנפרעג אונדז