Мазмұн мәзірі
● Дәстүрлі өндіріс әдістері
● Жетілдірілген синтез әдістері
● Кристалды құрылым және кремний карбидінің полиморфалары
● Шикізатты дайындау және өңдеу
● Кремний карбидінің өнеркәсіптік қосымшалары
● Даму технологиясында кремний карбиді
● Өндірістік мәселелер мен инновациялар
● Қоршаған ортаға әсер ету және азайту
● Экологиялық ережелер және тұрақтылық күштері
● Нарық динамикасы және масштабталуы
● Болашақ тенденциялар
● Кремний карбидінің өндірісі бойынша соңғы ойлар
● Қорытынды
● ЖҚС
>> 1. Кремний карбид өндірісі үшін қандай шикізат қажет?
>> 2. Acheson процесі қалай ерекшеленеді?
>> 3. Өндіріс кезінде кремний карбиді қайта өңделуге бола ма?
>> 4
>> 5. Қуатты қоспалар қалайша SIC сапасын жақсартады?
Кремний карбиді (SIC) - бұл ерекше қаттылығы, жылу тұрақтылығы және химиялық тұрақтылық үшін әйгілі синтетикалық керамикалық материал болып табылады. Оның өндірісі металлургия, әскери, мұнай бұрғылау және құрылыс сияқты салалар бойынша өнеркәсіптік сұраныстармен танысуға арналған озық синтез әдістерін қамтиды. Төменде біз негізгі процестерді, инновацияларды және өндірісті қалыптастыратын қолданбаларды зерттейміз кремний карбиді.
Дәстүрлі өндіріс әдістері
Acheson процесі
1893 жылы жасалған ACHESON әдісі коммерциялық кремний карбидін өндірудің тірегі болып қала береді. Бұл процесс 2,500 ° C-қа дейін қыздырылған графикалық кедергілердегі пеште жоғары тазалық кремний құмдары мен көміртегі құмдары. Қарқынды жылу кремний кремний бурасына дейін азаяды, ол кристалдарды қалыптастыратын көміртекті байланыстырады.
Алынған материал тазалыққа оның пештің графиті өзегіне жақын орналасады. Негізгі жағынан түссіз немесе бозғылт кристалдар ең жоғары тазалыққа ие, ал қараңғы кристалдар азот немесе алюминий сияқты қоспалар бар. Энергия қарқындылығына қарамастан, силикон карбидін өндірудегі масштабталу және экономикалық тиімділігі арқасында Acheson процесі басым.
Реакцияланған кремний карбид (RBSC)
RBSC көміртегі бар кремний карбид ұнтағын араластырады, қоспаны префформға айналдырады. Сұйық кремний жоғары температурада, қосымша SIC қалыптастыру үшін көміртекпен реформациялайды. Бұл әдіс күрделі, жоғары беріктігі бар компоненттер шығарады, бұл минималды өңдеу талаптары бар, оны өнеркәсіптік құралдар мен аэроғарыш бөліктері үшін өте ыңғайлы етеді.
Жетілдірілген синтез әдістері
Лили және модификацияланған әдістер
Шомылдық процесс жоғары тазалыққа арналған бір кристалдарды өсіруге бағытталған. SIC ұнтағын 2700 ° C температурада сублимация 2700 ° C температурада, үлкен кристалдарды құрайтын салқындатқыштың салқындатқышы. Қазіргі заманғы бейімделулер индукциялық жылыту және температуралық градиенттерді 4 дюймдік диаметрлі кристалдарды өсіру үшін, жартылай өткізгіш қосымшалар үшін өте маңызды.
Химиялық будың тұнбасы (CVD)
CVD субстратқа сылан, сутегі және азотты газдарды реакциялау арқылы ультра таза SIC қабаттарын жасайды. Бұл әдіс кристалды құрылымды және допинг, жоғары вольтты электроника және радиациялық төзімді сенсорларға арналған материалдарды дәл бақылауға мүмкіндік береді.
Тұрақты өндірістік инновациялар
Даму әдістері, мысалы, SUSTEON метанға негізделген процесс, қайта өңделген кремний қалдықтарын β-SIC-ке, 75% төменгі коэффициенттерге айналдырыңыз. Биогаз және қашқын метанның көмегімен бұл тәсіл 10-50 долларға дейін, кремний карбидін өндірудің жасыл жолын ұсынады.
Кристалды құрылым және кремний карбидінің полиморфалары
Кремний карбиді кремний мен көміртекті атомдардың ерекше дәйекті тізбегі бар 200 кристалды формаларда бар. Ең көп таралған политытектер - 3С-SIC (куб), 4 сағат, және 6 сағаттық (алтыбұрышты). Бұл өзгерістер материалдың электрлік, жылу және механикалық қасиеттеріне әсер етеді, әр түрлі қосымшаларға өте жан-жақты жасайды. Мысалы, 2-ші SIC кең электроникада, оның кең жолақтары мен жоғары электронды ұтқырлығына байланысты артықшылық беріледі.
Шикізатты дайындау және өңдеу
1. Суреттеу және тазарту
Жоғары тазалық кремний құм және көміртекті материалдар химиялық немесе термиялық тазартудан өтеді, бұл химиялық немесе термиялық тазартудан өтеді, бұл темір оксидтері сияқты ластаушы заттарды кетіру үшін.
2. Араластыру және реакция
Шикізат нақты коэффициенттерге араласады және электр доғалы пештерінде қызады. Карботермиялық реакциясы салқындатылған және ұнтақталған шикі Сик береді.
3. Қуу және қалыптастыру
SIC ұнтағы жұқтыратын құралдармен араласады (мысалы, бор, алюминий) және өзек, экструзия немесе құю арқылы қалыптасады. 2000-2,600 ° C температурада тығыз, таза пішінді компоненттер шығарады.
Кремний карбидінің өнеркәсіптік қосымшалары
- Абразивтер және кесу құралдары: SIC-тің қаттылығы (29 GPA) оны дөңгелектер мен құммен қапталған бұқаралық ақпарат құралдарына ұнтақтауға өте ыңғайлы.
- Жартылай өткізгіштер: SIC WAFTERS EVS және жаңартылатын энергия жүйелеріне арналған электрониканы тиімді қамтамасыз етеді.
- жоғары температуралы құрамдас бөліктер: SIC шіркеулері мен пешке арналған жиһаздар, балқытылған металдар мен керамикалық снарядринг.
- Қорғау: брондық тақталар және зымыран мұрын конустары Сиктің жеңіл және баллистикалық кедергісі.
Даму технологиясында кремний карбиді
Дәстүрлі пайдаланудан басқа, кремний карбиді кесу өрістерінде назар аударады. Кванттық есептеулерде SIC компаниясының бөлме температурасында тұрақты кванттық биттерді (Qubits) қабылдай алатын қабілеті, масштабталған кванттық құрылғылардың перспективалық динамиктерін ұсынады. Сонымен қатар, оның беріктігі мен жылу тұрақтылығы оны кеңістікті барлау компоненттеріне қатты радиацияға және температураның ауытқуына өте ыңғайлы етеді.
Өндірістік мәселелер мен инновациялар
Аванстарға қарамастан, жоғары сапалы кремний карбидін өндіру қиын болып қала береді. Кристалл өсу кезіндегі ақауларды бақылау өте маңызды, өйткені кемшіліктер жартылай өткізгіштің қойылымына әсер етуі мүмкін. Зерттеушілер жылтыратылған өсім және кристалл сапасын жақсарту үшін егілген өсім және жетілдірілген допинг әдістері сияқты роман техникасын дамытуда. Сонымен қатар, тазалықты сақтау және шығындарды азайту кезінде өндірісті масштабтау - бұл үздіксіз фокус.
Қоршаған ортаға әсер ету және азайту
Acheson процесі сияқты дәстүрлі әдістер энергияның көп мөлшеріне байланысты айтарлықтай коэффициенттерді тудырады. Өндірушілер пештер, кремнийді қайта өңдейтін және реакция тиімділігін оңтайландыру үшін жаңартылатын энергияны қолданады. Метанға негізделген синтез қазбалы отындарға деген сенімділікті азайтады, кремний карбидін айналмалы экономика қағидаттарымен туралайды.
Экологиялық ережелер және тұрақтылық күштері
Кремний карбид индустриясы қатаң экологиялық ережелерді сақтау үшін қысымның жоғарылауына тап болады. Компаниялар таза өндіріс технологияларына, қалдықтарды қайта өңдеуге және энергияны үнемдейтін пештерге инвестициялауда. Өмірлік циклді бағалау кремний карбидінің өндірісі жаһандық тұрақтылық мақсаттарымен тураланатын экологиялық іздерді азайту үшін стандартты тәжірибе болып табылады.
Нарық динамикасы және масштабталуы
Әлемдік СИК сұранысы электр машиналарында, 5G инфрақұрылымымен және жаңартылатын энергетикалық жобалармен басқарылады. Масштабтау Өндіріс кристалды тазалықты сақтау және шығындарды азайту сияқты қиындықтарды шешуді талап етеді. Автоматтандырылған технологиялық бақылау және кірістілік пен сәйкестікті арттыру үшін AI-провизиялық бақылау жүргізілуде.
Болашақ тенденциялар
Зерттеулер жартылай өткізгіштер мен гибридті әдістер үшін жартылай өткізгіштер мен гибридті әдістер үшін 2-дюймдік зерттеулерге бағытталған. Қайта өңдеу бастамалары өнеркәсіптік кремний қалдықтарын жоғары деңгейлі СИК-қа қайтаруды, кремний карбидін одан әрі оңтайландыруға бағытталған.
Кремний карбидінің өндірісі бойынша соңғы ойлар
Кремний карбидіне деген сұраныс жоғары технологиялық өндірістер бойынша өсіп келе жатқандықтан, өндірістік процестер осы қажеттіліктерді тұрақты және тиімді қанағаттандыру үшін өндірістік процестер дамып келеді. Кристалл өсу, қоршаған ортаны басқару және қолданбаны әзірлеудегі инновациялар және қолданбаны әзірлеу Карбидтің болашақ технологиялық жетістіктер үшін маңызды материал болып қалуын қамтамасыз етеді.
Қорытынды
Кремний карбидінің өндірісі Энергияны көп интенсивті процесстен озық, тұрақты әдістерге дейін дамыды. Салалар жоғары өнімділік пен қоршаған ортаға әсерді талап етеді, қайта өңдеу және кристалды өсудегі инновациялар SIC-тің келесі буын технологияларында асырап алуына әкеледі.
ЖҚС
1. Кремний карбид өндірісі үшін қандай шикізат қажет?
Мұнай кокс сияқты жоғары тазалық кремний құмдары мен көміртегі көздері дәстүрлі ӘЖ-нің негізін құрайды.
2. Acheson процесі қалай ерекшеленеді?
Acheson процесі өндірістік пайдалану үшін поликристалды SIC шығарады, ал әдіс электроникаға арналған жалғыз кристалдарды өсіреді.
3. Өндіріс кезінде кремний карбиді қайта өңделуге бола ма?
Иә, пайда болған әдістер кремний қалдықтарын және метанды кремний карбидін өндірудегі шығындар мен шығарындыларды азайту үшін қалпына келтірді.
4
RBSC-тің күрделі пішіндері және жоғары беріктігі аэроғарыш, автомобиль және дәл инженерлік қосымшалар.
5. Қуатты қоспалар қалайша SIC сапасын жақсартады?
Құрбуар кезінде, механикалық және жылу қасиеттерін жақсарту кезінде борды жақсартатын қоспалар.
