Որոնք են ամենատարածված սիլիկոնային կարբիդ արտադրության տեխնիկան:

Բովանդակության մենյու

● ԾՐԱԳԻՐ ՍԻԼԻԿՈՆ ԿԱԹԲԵԴ

● Silicon Carbide արտադրության տեխնիկայի ակնարկ

● Acheson գործընթացը

>> Սկզբունք եւ պատմական համատեքստ

>> Գործընթացի քայլեր

>> Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

>> Բնորոշ արտադրանք

● ԴԻՏՈՐԴ ԳՈՐԾԸՆԹԱ (ֆիզիկական գոլորշիների տրանսպորտ)

>> Սկզբունք

>> Գործընթացի քայլեր

>> Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

>> Բնորոշ արտադրանք

● Քիմիական գոլորշիների տեղադրում (CVD)

>> Սկզբունք

>> Գործընթացի քայլեր

>> Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

>> Բնորոշ արտադրանք

● Reaction-Bonded Silicon Carbide (RB-SIC)

>> Սկզբունք

>> Գործընթացի քայլեր

>> Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

>> Բնորոշ արտադրանք

● Այլ զարգացող եւ մասնագիտացված մեթոդներ

>> Կտրուկային մահճակալների կամ պտտվող ռեակտորների ածխահարման կրճատում

>> Սիլիկոնի եւ ածխածնի ուղղակի արձագանք

>> Վերամշակված սիլիկոնային թափոնների օգտագործումը

● Սիլիկոնային կարբիդի հետամշակման եւ ձեւավորումը

● SILICON CARBIDE- ի դիմումներ

● Լրացուցիչ պատկերացումներ սիլիկոնային կարբիդ արտադրության տեխնիկայի մեջ

>> Բնապահպանական նկատառումներ

>> Որակի հսկողություն եւ փորձարկում

>> Առաջընթացներ նանոկառուցված սիլիկոնային կարբիդում

>> Շուկայի միտումները եւ ապագա աշխարհայացքը

● Եզրափակում

● ՀՏՀ. Silicon Carbide արտադրության տեխնիկա

>> 1. Որն է սիլիկոնային կարբիդ արտադրելու ամենատարածված մեթոդը:

>> 2: Ինչպես են աճում բարձր մաքրությունը սիլիկոնային կարբիդ բյուրեղները էլեկտրոնիկայի համար:

>> 3: Որն է քիմիական գոլորշիների դեպոզիտարի (CVD) դերը սիլիկոնային կարբիդի արտադրության մեջ:

>> 4. Կարող է սիլիկոնային կարբիդը արտադրվել բարդ ձեւերով:

>> 5. Կա կայուն մեթոդներ սիլիկոնային կարբիդի արտադրության համար:

Սիլիկոնային կարբիդը (SIC) ուշագրավ նյութ է բացառիկ կարծրությամբ, ջերմային հաղորդունակությամբ, քիմիական կայունությամբ եւ էլեկտրոնային հատկություններով: Այս բնութագրերը անփոխարինելի են դարձնում արդյունաբերության մեջ, ինչպիսիք են մետալուրգիան, կիսահաղորդիչները, հղկող, ռազմական, նավթային հորատումը եւ շինարարությունը: Քանի որ բարձրորակ նյութերի պահանջարկը մեծանում է, հասկանալով ամենատարածվածը Silicon Carbide արտադրության տեխնիկան շատ կարեւոր է դառնում արտադրողների, ինժեներների եւ վերջնական օգտագործողների համար:

Այս համապարփակ ուղեցույցը ուսումնասիրում է սիլիկոնային կարբիդը, դրանց հիմքում ընկած սկզբունքները, առավելությունները եւ բնորոշ դիմումները արտադրելու առաջնային մեթոդները: Մենք կքննարկենք նաեւ հումքի ավարտված SIC արտադրանքի մեջ հումքի վերափոխման, շրջակա միջավայրի նկատառումների, որակի վերահսկման եւ առաջացող միտումների մեջ դիմելու քայլերը:

ԾՐԱԳԻՐ ՍԻԼԻԿՈՆ ԿԱԹԲԵԴ

Silicon Carbide- ը սիլիկոնի եւ ածխածնի միացություն է, որի քիմիական բանաձեւը SIC է: Նրա յուրահատուկ համադրությունը `ծայրահեղ կարծրության, մեծ հալման կետի, քիմիական անթերի եւ գերադասելի ջերմային եւ էլեկտրական վարքագծերի համար, այն դարձնում է ընտրության նյութեր` պահանջներ պահանջելու համար: SIC- ն գոյություն ունի բյուրեղային մի քանի ձեւերով (պոլիտիպեր), ամենատարածվածը վեցանկյուն (α-sic) եւ խորանարդ (β-sic):

Silicon Carbide արտադրության տեխնիկայի ակնարկ

Սիլիկոնային կարբիդի արտադրությունը սովորաբար ներառում է սիլիկոնի եւ ածխածնի աղբյուրների բարձր ջերմաստիճանի արձագանքը: Ժամանակի ընթացքում մշակվել են մի քանի մեթոդներ, յուրաքանչյուրը օպտիմիզացված է արտադրանքի հատուկ ձեւերի, մաքրության եւ դիմումների համար: Ամենատարածված սիլիկոնային կարբիդ արտադրության տեխնիկան ներառում է.

- Acheson գործընթացը

- փափուկ գործընթաց (ֆիզիկական գոլորշիների տրանսպորտ)

- Քիմիական գոլորշիների տեղադրում (CVD)

- ռեակցիա-կապակցված սիլիկոնային կարբիդ (RB-SIC)

- Մասնագիտացված եւ զարգացող այլ մեթոդներ

Acheson գործընթացը

Սկզբունք եւ պատմական համատեքստ

ACHESON գործընթացը, որը մշակվել է 1891 թ. Էդվարդ Գուդրիխ Աչեսոնի կողմից, շարունակում է մնալ գերակշռող արդյունաբերական մեթոդը `Silicon Carbide արտադրության համար: Այն ներառում է սիլիցա ավազի (Sio₂) ածխածնի աղբյուրի (սովորաբար նավթային կոկտեյն կամ անտրասիտ ածուխ) ածխածնի (սովորաբար նավթային կոալից) էլեկտրական դիմադրության վառարանում `չափազանց բարձր ջերմաստիճանում, սովորաբար 2000 ° C եւ 2500 ° C- ի սահմաններում:

Գործընթացի քայլերը

1. Հումքի պատրաստում

- Բարձր մաքրության silica ավազը եւ ածխածնի աղբյուրը խնամքով ընտրվում եւ խառնվում են: Հավելանյութերը կարող են ներառվել արտադրանքի հատկությունների բարձրացման համար:

2-ը: Վառարանների բեռնումը

- Խառնուրդը բեռնված է գրաֆիտի դիմադրության մեծ վառարանում: Գրաֆիտի ձողերը ծառայում են ինչպես ջեռուցման տարրերը, այնպես էլ կենտրոնական միջուկը:

3: Կավրբեռման կրճատում

- Էլեկտրական հոսանքն անցնում է գրաֆիտային ձողերով, առաջացնելով ինտենսիվ ջերմություն: Հիմնական քիմիական ռեակցիան է.

Sio ₂+ 3C → SIC + 2CO

- Արձագանքման գոտին հասնում է մինչեւ 2500-3000 ° C, պատճառելով SIC բյուրեղների ձեւավորումը գրաֆիտի միջուկի շուրջ:

4. Սառեցում եւ արդյունահանում

- 24-48 ժամ տեւողությամբ շրջանից հետո վառարանը սառչում է: SIC արտադրանքը կազմում է միջուկի շուրջ գլանաձեւ զանգված, շրջապատված չլսված նյութով:

5. ջախջախում եւ տեսակավորում

- SIC զանգվածը արդյունահանվում է, մանրացված եւ տեսակավորված ըստ չափի եւ մաքրության: Հետագա մաքրումը (օրինակ, թթվային լվացում) կարող է իրականացվել կեղտերը հեռացնելու համար:

Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

Առավելություններ.

- ունակ է մեծ քանակությամբ SIC- ի արտադրել

- համեմատաբար պարզ եւ ծախսարդյունավետ զանգվածային արտադրության համար

Սահմանափակումներ.

- Էներգետիկ ինտենսիվ գործընթաց

- Ապրանքի մաքրությունը եւ բյուրեղապակի չափը կարող են տարբեր լինել ջերմության աղբյուրից հեռավորության վրա

- սահմանափակ վերահսկողություն բյուրեղյա կառուցվածքի եւ թերությունների նկատմամբ

Բնորոշ արտադրանք

- Հղկողներ

- Հրակայուն նյութեր

- մետալուրգիական հավելանյութեր

ԴԻՏՈՐԴ ԳՈՐԾԸՆԹԱ (ֆիզիկական գոլորշիների տրանսպորտ)

Սկզբունք

Զուգագրավումը, որը հայտնի է նաեւ որպես ֆիզիկական գոլորշիների տրանսպորտ (PVT), նախագծված է բարձր մաքրություն, մեկ բյուրեղյա սիլիկոնային կարբիդ խոզուկներ արտադրելու համար: Այս մեթոդը ներառում է SIC փոշու սուբլիմացիան շատ բարձր ջերմաստիճանում (շուրջ 2500 ° C) իներտ մթնոլորտում (սովորաբար արգոն), որին հաջորդում է խտացում ավելի զով սերմերի բյուրեղի վրա:

Գործընթացի քայլեր

1-ը: Sublimation

- Բարձր մաքրության SIC փոշի տեղադրվում է գրաֆիտի մեջ, որը սրվում է եւ ջեռուցվում է, քանի դեռ այն ենթադրում է (ուղղակիորեն վերափոխվում է պինդից գոլորշին):

2. Բյուրեղային աճ

- SIC գոլորշին արտագաղթում եւ ավանդներ է տալիս ավելի զով սերմերի բյուրեղի վրա, աճելով մեծ մեկ բյուրեղ (Boule):

3: Ներհոսում

- Boule- ը արդյունահանվում եւ մշակվում է վաֆլի կամ այլ ցանկալի ձեւերի մեջ:

4. փայլեցում

- Վաֆլիները փայլեցված են `էլեկտրոնային դիմումների համար անհրաժեշտ մակերեւույթի հարթությունն ու սահունությունը հասնելու համար:

Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

Առավելություններ.

- արտադրում է մեծ, բարձր մաքրություն մեկ բյուրեղներ

- անհրաժեշտ է կիսահաղորդչային կարգի SIC վաֆլիի համար

Սահմանափակումներ.

- դանդաղ եւ էներգիա-ինտենսիվ

- Պահանջում է ճշգրիտ ջերմաստիճանի հսկողություն եւ բարձր մաքրության մեկնարկային նյութեր

Բնորոշ արտադրանք

- substrates էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնիկայի համար

- Բարձր հաճախականությամբ եւ բարձրավոլտ կիսահաղորդչային սարքեր

Քիմիական գոլորշիների տեղադրում (CVD)

Սկզբունք

CVD- ն բազմակողմանի տեխնիկա է `սիլիկոնային կարբիդի բարակ ֆիլմեր կամ ծածկույթներ արտադրելու, ինչպես նաեւ բարձրորակ մեկ բյուրեղների աճ: Գործընթացը ներառում է գազային պրեկուրսորների քիմիական ռեակցիաներ (ինչպիսիք են սիլանը, մեթանը եւ ջրածինը) բարձրացված ջերմաստիճանում, որի արդյունքում սիմվերտի վրա տեղակայված է:

Գործընթացի քայլերը

1. Գազի ներածություն

- Գազային սիլիկոն եւ ածխածնի աղբյուրներ ներմուծվում են ռեակցիայի պալատի մեջ, որը պարունակում է բուռն ենթաշերտ:

2-ը: Քիմիական ռեակցիա

- 1000 ° C- ի եւ 1600 ° C ջերմաստիճանում, գազերը արձագանքում են, եւ SIC- ն ավանդվում է ենթաշերտի վրա:

3: Շերտերի աճ

- Գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ չի ստացվում ցանկալի հաստությունը կամ բյուրեղապակի կառուցվածքը:

Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

Առավելություններ.

- արտադրում է բարձր մաքրություն, թերություն անվճար SIC շերտեր

- Թույլ է տալիս ճշգրիտ վերահսկողություն ունենալ հաստության եւ կազմի վրա

Սահմանափակումներ.

- դանդաղ աճի տեմպերը մեծածախ մեթոդների համեմատությամբ

- ավելի թանկ, հարմար է հիմնականում բարձր արժեքի դիմումների համար

Բնորոշ արտադրանք

- էլեկտրոնային սարքերի համար էպիտաքսային շերտեր

- պաշտպանիչ ծածկույթներ

- MEMS բաղադրիչներ

Reaction-Bonded Silicon Carbide (RB-SIC)

Սկզբունք

RB-SIC- ն արտադրում է սիլիկոնային կարբիդի եւ ածխածնի ծակոտկեն նախադրյալը `հալած սիլիկոնով: Սիլիկոնը արձագանքում է ածխածնի հետ `լրացուցիչ SIC ձեւավորելու համար, ինչը հանգեցնում է խիտ, բարդ ձեւավորված նյութի:

Գործընթացի քայլեր

1. Նախադրվել նախապատրաստում

- Կանաչ մարմինը ձեւավորվում է SIC փոշու եւ ածխածնի, ձեւավորված, ինչպես ցանկալի է:

2-ը: Ներթափանցում

- Preform- ը ջեռուցվում է եւ ներթափանցվում է հալած սիլիկոնով, որը կարձագանքում է ածխածնի հետ `ավելի շատ ձեւավորելու համար:

3. Վերջնական արտադրանք

- Արդյունքում ստացված նյութը խիտ է, ուժեղ եւ կարող է արտադրվել բարդ երկրաչափություններով:

Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

1. Կանադում.

- Միացնում է բարդ ձեւերի արտադրություն

- Բարձր մեխանիկական ուժ

2-ը: Սահմանափակումներ.

- Մնացորդային անվճար սիլիկոնը կարող է ազդել հատկությունների վրա

- հարմար չէ բոլոր էլեկտրոնային ծրագրերի համար

Բնորոշ արտադրանք

- մեխանիկական կնիքներ

- Պոմպի բաղադրիչներ

- զրահ

Այլ զարգացող եւ մասնագիտացված մեթոդներ

Կտրուկային մահճակալների կամ պտտվող ռեակտորների ածխահարման կրճատում

Նորարարական ռեակտորի ձեւավորումներ, ինչպիսիք են հեղուկացված մահճակալները կամ պտտվող խողովակի ռեակտորները, թույլ են տալիս ավելի լավ խառնուրդ եւ ջերմափոխում, հնարավորություն տալով ավելի ցածր ջերմաստիճանում եւ ավելի ցածր ջերմաստիճանի վերահսկմամբ:

Սիլիկոնի եւ ածխածնի ուղղակի արձագանք

Որոշ գործընթացներ ենթադրում են տարրական սիլիկոնի եւ ածխածնի ուղղակի արձագանքը բարձր ջերմաստիճանում, արտադրում են SIC հատուկ հատկություններով:

Վերամշակված սիլիկոնային թափոնների օգտագործումը

Վերջին առաջխաղացումները ներառում են վերամշակված սիլիկոնային թափոններից SIC սինթեզելը, առաջարկելով որոշակի ծրագրերի կայուն եւ ծախսարդյունավետ այլընտրանք:

Սիլիկոնային կարբիդի հետամշակման եւ ձեւավորումը

Սինթեզից հետո սիլիկոնային կարբիդը անցնում է հետընտրական մի քանի քայլեր `ցանկալի ձեւի եւ հատկությունների հասնելու համար.

- ջախջախիչ եւ մանրացում. Բավալների մեծ քանակությամբ փոշիում կամ մասնիկների հատուկ չափերի կոտրելը:

- Մաքրություն. Քիմիական կամ ջերմային բուժումներով կեղտաջրերի հեռացում:

- Ձեւավորում. Փոշի ձեւավորումը արտադրանքի մեջ սեղմելով, արտահոսք կամ ձուլում:

- Sintering. Heating եռուցման ձեւավորված ապրանքներ `պարտատոմսերի մասնիկներ եւ խտացնում նյութը:

- Վերամշակում եւ հարդարման աշխատանքներ. Grinding, կտրում եւ փայլեցում ճշգրիտ չափսերի եւ մակերեսի վրա:

SILICON CARBIDE- ի դիմումներ

Silicon Carbide- ի եզակի հատկությունները հնարավորություն են տալիս դրա օգտագործումը կիրառման լայն շրջանակում.

- Հղկողներ. Հղկող անիվներ, ավազապատիչներ, կտրող գործիքներ

- Հրակայք. Վառարանների ծածկույթներ, կահույքի կահույք, խաչմերուկներ

- Կիսահաղորդիչներ, էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնիկա, դիոդներ, խճանկարներ, շոտլանդական դիոդներ

- Մեխանիկական բաղադրիչներ. Կնիքներ, առանցքակալներ, պոմպի մասեր

- Զենք. Ռազմական եւ իրավապահ մարմինների պաշտպանություն

- Էներգիա. Արեւային ինվերտորներ, քամու ուժ, էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների բաղադրիչներ

Լրացուցիչ պատկերացումներ սիլիկոնային կարբիդ արտադրության տեխնիկայի մեջ

Բնապահպանական նկատառումներ

Սիլիկոնային կարբիդի արտադրությունը, հատկապես Աչեսոնի գործընթացի նման ավանդական մեթոդների միջոցով, ներառում է էներգիայի բարձր սպառում եւ արտանետումներ: Աշխատանքային աշխատանքներ են տարվում կանաչ տեխնոլոգիաներ զարգացնելու համար, որոնք նվազեցնում են ածխածնի հետքը եւ բարելավում էներգախնայողության բարելավումը: Նորամուծությունները ներառում են վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ `թափոնները նվազագույնի հասցնելու ենթամթերքները ջեռուցման եւ վերամշակման համար:

Որակի հսկողություն եւ փորձարկում

Սիլիկոնային կարբիդային արտադրանքի որակի ապահովումը շատ կարեւոր է պահանջվող դիմումներով դրանց կատարման համար: Ռենտգենյան դիֆրակցիայի նման տեխնիկան (XRD), սկանավորեք էլեկտրոնային մանրադիտակը (SEM) եւ սպեկտրոսկոպիան, աշխատում են բյուրեղային կառուցվածքը, մաքրությունը եւ թերությունները վերլուծելու համար: Որակի վերահսկման այս միջոցառումներն օգնում են արտադրողներին օպտիմալացնել արտադրության պարամետրերը եւ երաշխավորել արտադրանքի հուսալիությունը:

Առաջընթացներ նանոկառուցված սիլիկոնային կարբիդում

Վերջին հետազոտությունները կենտրոնացել են նանոստուկտիվ սիլիկոնային կարբիդային նյութերի արտադրության վրա `ուժեղացված հատկություններով, ինչպիսիք են մակերեսային տարածքը, բարելավված մեխանիկական ուժը եւ ջերմային կայունությունը: Այս նանոմ նյութերը նոր հնարավորություններ են բացում կատալիզատորի, սենսորների եւ առաջադեմ կոմպոզիտների մեջ:

Շուկայի միտումները եւ ապագա աշխարհայացքը

Սպասվում է, որ սիլիկոնային կարբիդի պահանջարկը զգալիորեն կաճի էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների, վերականգնվող էներգետիկայի համակարգերի եւ բարձր էներգիայի էլեկտրոնիկայի մեջ: Արտադրության զարգացող տեխնիկան նպատակ ունի իջեցնել ծախսերը եւ բարելավել մասշտաբայինությունը, ավելի մատչելի դարձնելով ծրագրերի ավելի լայն շրջանակի համար:

Եզրափակում

Silicon Carbide արտադրության տեխնիկան զարգացել է ժամանակակից արդյունաբերության բազմազան պահանջները բավարարելու համար: ACHESON գործընթացը մնում է մեծ մասի համար աշխատուժը, իսկ փափուկ գործընթացը եւ CVD- ն անհրաժեշտ են բարձր մաքրության, կիսահաղորդչային կարգի նյութի համար: Արձագանքված SIC եւ առաջացող այլ մեթոդներ հնարավորություն են տալիս ստեղծել բարդ ձեւերի եւ հարմարեցված հատկությունների ստեղծում: Որպես տեխնոլոգիայի առաջընթաց, սիլիկոնային կարբիդ արտադրության արդյունավետությունը, որակը եւ կայունությունը կշարունակեն բարելավել, ամրապնդելով դրա դերը որպես ապագայի համար:

ՀՏՀ. Silicon Carbide արտադրության տեխնիկա

1. Որն է սիլիկոնային կարբիդ արտադրելու ամենատարածված մեթոդը:

ACHESON գործընթացը զանգվածային սիլիկոնային կարբիդ արտադրելու ամենատարածված տեխնիկան է: Այն ներառում է Silica ավազի բարձր ջերմաստիճանի արձագանքը եւ ածխածնի աղբյուրը էլեկտրական դիմադրության վառարանում, որի արդյունքում հողմական բյուրեղների ձեւավորումը հարմար է հղկող նյութերի, հրակայունների եւ մետալուրգիական ծրագրերի համար:

2: Ինչպես են աճում բարձր մաքրությունը սիլիկոնային կարբիդ բյուրեղները էլեկտրոնիկայի համար:

Բարձր մաքրության մեկ բյուրեղները սովորաբար արտադրվում են `օգտագործելով փափուկ գործընթացը (ֆիզիկական գոլորշիների տրանսպորտ): Այս մեթոդով SIC փոշի է ենթադրվում բարձր ջերմաստիճանում, եւ գոլորշիները խտացնում են սերմի բյուրեղի վրա, աճում են մեծ, թերի լուրեր, որոնք հետագայում կտրատված են վաֆլիի մեջ, կիսահաղորդչային սարքերի համար:

3: Որն է քիմիական գոլորշիների դեպոզիտարի (CVD) դերը սիլիկոնային կարբիդի արտադրության մեջ:

CVD- ն օգտագործվում է բարակ ֆիլմեր պահելու կամ սիլիկոնային կարբիդի էպիտաքսային շերտեր աճեցնելու համար `ճշգրիտ վերահսկմամբ` մաքրության, հաստության եւ բյուրեղային կառուցվածքի նկատմամբ: Այս տեխնիկան անհրաժեշտ է բարձրորակ էլեկտրոնային սարքեր եւ պաշտպանիչ ծածկույթներ արտադրելու համար:

4. Կարող է սիլիկոնային կարբիդը արտադրվել բարդ ձեւերով:

Այո, ռեակցիայի կապակցված սիլիկոնային կարբիդը (RB-SIC) թույլ է տալիս բարդ ձեւերի արտադրություն կատարել: Մի ծակոտկեն նախադրյալը ներթափանցվում է հալած սիլիկոնով, որը արձագանքում է ածխածնի հետ `խիտ SIC ձեւավորելու համար, հնարավորություն տալով մշակել մեխանիկական եւ կառուցվածքային ծրագրերի բարդ բաղադրիչների ստեղծում:

5. Կա կայուն մեթոդներ սիլիկոնային կարբիդի արտադրության համար:

Վերջին առաջխաղացումները ներառում են վերամշակված սիլիկոնային թափոնների եւ նորարարական ռեակտորի ձեւավորման օգտագործումը, որոնք բարելավում են արդյունավետությունը եւ նվազեցնում էներգիայի սպառումը: Այս մոտեցումները նպաստում են ավելի կայուն եւ ծախսարդյունավետ սիլիկոնային կարբիդի արտադրությանը: