Tarkib menyusi
● Silikon karbidiga kirish
● Silikon karbidining umumiy texnikasi
● Acheson jarayoni
>> Printsip va tarixiy nuqtai nazar
>> Jarayon qadamlari
>> Afzallik va cheklovlar
>> Oddiy mahsulotlar
● Namoyish jarayoni (jismoniy bug 'tashish)
>> Printsip
>> Jarayon qadamlari
>> Afzallik va cheklovlar
>> Oddiy mahsulotlar
● Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD)
>> Printsip
>> Jarayon qadamlari
>> Afzallik va cheklovlar
>> Oddiy mahsulotlar
● Reaktsiya bilan bog'langan kremniy karbidi (Rb-Sic)
>> Printsip
>> Jarayon qadamlari
>> Afzallik va cheklovlar
>> Oddiy mahsulotlar
● Boshqa paydo bo'lgan va ixtisoslashgan usullar
>> Karbermallashtirish suyuqliklangan to'shaklarda yoki aylanuvchi reaktorlarda
>> Silikon va uglerodni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya qilish
>> Qayta ishlangan kremniy chiqindilaridan foydalanish
● Silikon karbidini qayta ishlash va shakllantirish
● Silikon karbidining arizalari
● Silikon karbidli ishlab chiqarish texnikasi
>> Atrof-muhit masalalari
>> Sifatni boshqarish va sinov
>> Nanologik silikon karbididagi yutuqlar
>> Bozor tendentsiyalari va kelajakdagi prognoz
● Xulosa
● FAQ: Silikon karbid ishlab chiqarish texnikasi
>> 1. Silikon karbidini ishlab chiqarishning eng keng tarqalgan usuli nima?
>> 2. Elektronika uchun yuqori tozali kremniy karbidi kristallari qanday?
>> 3
>> 4. Silikon karbidi murakkab shakllarda ishlab chiqarilishi mumkinmi?
>> 5. Silikon karbid ishlab chiqarish uchun barqaror usullar bormi?
Silikon karberi (SIC) - bu juda ajoyib og'irlik, issiqlik o'tkazuvchanligi, kimyoviy barqarorlik va elektron xususiyatlarga ega bo'lgan ajoyib material. Ushbu xususiyatlar uni metallurgiya, yarimo'tkazgichlar, abraziv, harbiy, neft, neft, burg'ulash va qurilish kabi sohalarda ajralib turishga majbur qiladi. Yuqori samarali materiallar uchun talab o'sishi, eng keng tarqalgan narsani anglash Silikon karberi ishlab chiqarish texnikasi ishlab chiqaruvchilar, muhandislar va oxirgi foydalanuvchilar uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega.
Ushbu keng qamrovli qo'llanma kremniy karbidini, ularning asosiy printsiplari, afzalliklari va odatiy qo'llanilishi uchun ishlatiladigan asosiy usullarni o'rganadi. Shuningdek, biz xom ashyoni tayyor bo'lgan texnik mahsulotlarga aylantirish, atrof-muhitni boshqarish, sifat nazorati va rivojlanayotgan tendentsiyalarni ko'rib chiqish va tez-tez beriladigan tendentsiyalarni ko'rib chiqamiz.
Silikon karbidiga kirish
Silikon karberi kimyoviy formulasi bilan kremniy va uglerod aralashmasi. Uning o'ziga xos xususiyati, yuqori eritma, yuqori eritish punkti, kimyoviy inerizatsiya va yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi - talabnomalarni tanlash uchun tanlov materialini yaratadi. SIC bir nechta kristall shakllarda (polistes), eng keng tarqalgan olti burchakli (a-sic) va kubik (a SIC).
Silikon karbidining umumiy texnikasi
Silikon karbin ishlab chiqarish odatda kremniy va uglerod manbalarining yuqori darajada reaktsiyasini o'z ichiga oladi. Vaqt o'tishi bilan bir nechta usullar ishlab chiqilgan, har biri ma'lum bir mahsulot shakllari, tozalamalar va arizalar uchun optimallashtirilgan. Eng keng tarqalgan kremniy karberi ishlab chiqarish texnikasi quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- Acheson jarayoni
- oqim jarayoni (jismoniy bug 'tashish)
- Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD)
- Reaktsiya bilan bog'langan kremniy karbidi (Rb-Sic)
- boshqa ixtisoslashgan va rivojlanayotgan usullar
Acheson jarayoni
Printsip va tarixiy nuqtai nazar
1891 yilda Edvard Grearrix Acheson tomonidan ishlab chiqilgan Acheson jarayoni 591 yilda silikon karbidini ishlab chiqarish uchun asosiy sanoat usuli bo'lib qolmoqda. Bu kremniy qum (SiO) karbonat manbai (odatda neft koks yoki antrolkit ko'mir) bilan, odatda 2000 ° C va 2500 ° C gacha.
Jarayon qadamlari
1. Xom ashyo tayyorlash
- yuqori toza kremniy qum va uglerod manbai ehtiyotkorlik bilan tanlangan va aralashtirilgan. Qo'shimcha qo'shimchalar mahsulot xususiyatlarini kuchaytirish uchun kiritilishi mumkin.
2. O'choqni yuklash
- Aralash katta grafitga chidamli pechga yuklanadi. Grafit novvori isitish elementlari va markaziy yadro kabi xizmat qiladi.
3. Karbermalni kamaytirish
- Elektr toki grafit novdalar orqali, kuchli issiqlikni hosil qiladi. Asosiy kimyoviy reaktsiya:
SiO 2+ 3C → Sic + 2co
- Reaktsiya zonasi 2500-3000 ° C gacha etadi va grafit yadro atrofida kristallarning paydo bo'lishiga olib keladi.
4. sovutish va qazib olish
- 24-48 soatlik reaktsiya davri keyin pech sovilanmoqda. SIC mahsuloti yadro atrofida silindrsimon massa hosil qiladi, uni echilmagan materiallar bilan o'ralgan.
5. Qo'rqinchli va saralash
- Sic massa ulushi hajmi va tozaligi olinadi, maydalanadi va saralanadi. Nopoklikni yo'qotish uchun keyingi tozalash (masalan, kislota yuvish) bajarilishi mumkin.
Afzallik va cheklovlar
Afzalliklari:
- katta miqdordagi SIC ishlab chiqarishga qodir
- ommaviy ishlab chiqarish uchun nisbatan sodda va iqtisodiy jihatdan samarali
Cheklovlar:
- Energiya intensiv jarayoni
- Mahsulotlar tozaligi va kristall o'lchami issiqlik manbasidan masofada farq qilishi mumkin
- Kristal tuzilishi va kamchiliklar ustidan cheklangan nazorat
Oddiy mahsulotlar
- Abrazi
- refrakt materiallari
- metallurgiya qo'shimchalari
Namoyish jarayoni (jismoniy bug 'tashish)
Printsip
Jismoniy bug 'tashish (PVT) sifatida ham tanilgan, shuningdek, jismoniy bug' (PVT) sifatida ham yuqori tozali, yakka-yakka kremniy karbidli Bounde ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan. Ushbu usul inert atmosferasida (odatda argon) inert atmosferasida (odatda armon) insert atmosferasida (odatda armon) kristalli kondensatsiya qilingan.
Jarayon qadamlari
1. Sublimatsiya
- Yuqori tozaluvchan sik kukun grafitga o'rnatiladi va u subinate liga qadar qizdiriladi (to'g'ridan-to'g'ri qattiqdan bug'gacha o'zgaradi).
2. Kristal o'sishi
- SICK sic might va omonatlari salqin urug'larga kristalga ko'tarilib, katta bitta kristalli kristalli (Boul) o'stiradi.
3. Ishlov berish
- Büle qazib olinadi va ingichka yoki boshqa kerakli shakllarga aylantiradi.
4. SOLATALASH
- Elektron dasturlar uchun kerakli sirtning tekisligi va silliqligiga erishish uchun WAFERs sayqallanadi.
Afzallik va cheklovlar
Afzalliklari:
- Katta, yuqori tozaligi bitta kristallarni ishlab chiqaradi
- Yarimo'tkazgich-navi sik gullari uchun zarur
Cheklovlar:
- sekin va energiya intensiv
- haroratni boshqarish va yuqori darajadagi boshlang'ich materiallarni talab qiladi
Oddiy mahsulotlar
- Quvvat elektronikasi uchun substratlar
- Yuqori chastotali va yuqori voltli semondon qurilmalari
Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD)
Printsip
CVD - bu ingichka papka yoki kremniy karbinining yupqa plyonkalarini ishlab chiqarish, shuningdek yuqori sifatli bitta kristallar etishtirish uchun ko'p qirrali usul. Jarayon gazli prekursorlarning kimyoviy reaktsiyasini (masalan, krean, metan va vodorod va vodorod) va samaradagi pastki qismida joylashgan.
Jarayon qadamlari
1. Gazni tanishtirish
- Gazli kremniy va uglerod manbalari isitiladigan substratni o'z ichiga olgan reaktsiya kamerasiga kiritiladi.
2. Kimyoviy reaktsiya
- 1000 ° C va 1600 ° C dan 1600 ° C gacha bo'lgan haroratda gazlar reaktsiya va SIC substratga kiritiladi.
3. Qatlam o'sishi
- Jarayon kerakli qalinlik yoki kristalli tuzilishga erishilmaguncha davom etmoqda.
Afzallik va cheklovlar
Afzalliklari:
- yuqori tozalishni, kamchiliksiz sik qatlamlarini ishlab chiqaradi
- qalinligi va tarkibi bo'yicha aniq nazoratga ruxsat beradi
Cheklovlar:
- Ommaviy usullar bilan taqqoslaganda sekin sur'atlar
- Asosan yuqori qiymatga mos keladigan talablarga javob beradi
Oddiy mahsulotlar
- Elektron qurilmalar uchun epitaxial qatlamlar
- himoya qoplamalari
- Memls komponentlari
Reaktsiya bilan bog'langan kremniy karbidi (Rb-Sic)
Printsip
Rb-Sic kremniy va uglerodning gripakon karberi va uglerodning gripen kremniy bilan grogitratsiyani infiltratsiya orqali ishlab chiqariladi. Silikon uglerod bilan qo'shimcha SIC shakllantirish uchun uglerod bilan reaksiyaga olib keladi, natijada zich, murakkab shaklda.
Jarayon qadamlari
1. Precorm preparatlari
- Yashil tanasi kerakli darajada sik kukun va ugleroddan hosil bo'ladi.
2. infiltratsiya
- Preform eritilgan kremniy bilan isitiladi, u uglerodni yanada ko'proq shakl hosil qilish uchun uglerod bilan reaktsiyaga ega.
3. Yakuniy mahsulot
- Olingan material zich, kuchli va murakkab geometriyada ishlab chiqarilishi mumkin.
Afzallik va cheklovlar
1.A'zlatlar:
- murakkab shakllar ishlab chiqarishga imkon beradi
- yuqori mexanik kuch
2. Cheklovlar:
- qoldiqsiz kremniy xususiyatlarga ta'sir qilishi mumkin
- Barcha elektron dasturlar uchun mos emas
Oddiy mahsulotlar
- mexanik muhrlar
- nasos komponentlari
- zirh
Boshqa paydo bo'lgan va ixtisoslashgan usullar
Karbermallashtirish suyuqliklangan to'shaklarda yoki aylanuvchi reaktorlarda
Inovatsion reaktor dizaynlari, masalan, suyuqlikli to'shaklar yoki aylanadigan naycha reaktorlari, pastki haroratda va zarrachalar o'lchami nazorati bilan yanada samarali sik sintezni yaxshilash va issiqlik sintezini ta'minlash.
Silikon va uglerodni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya qilish
Ba'zi jarayonlar elementar kremikon va uglerodning yuqori haroratda, o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan yuqori haroratlarda to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyani o'z ichiga oladi.
Qayta ishlangan kremniy chiqindilaridan foydalanish
So'nggi yutuqlar tarkibiga kiruvchi kremniy chiqindilaridan sintezizatsiya qilingan SIC-ni sintezizatsiya qilish, ayrim dasturlar uchun barqaror va iqtisodiy jihatdan alternativa taklif etiladi.
Silikon karbidini qayta ishlash va shakllantirish
Symbolon sintezidan so'ng, kremniy karbin kerakli shakl va xususiyatlarga erishish uchun bir nechta keyingi bosqichlarga uchraydi:
- maydalash va maydalash: Qishloqli SIC-ni kukunlar yoki ma'lum zarrachalar qatoriga ajratish.
- Tozalash: kimyoviy yoki issiqlik bilan bog'liq davolanish orqali aralashmalarni olib tashlash.
- shakllantirish: changlarni shakllantirish, ekstruzozi yoki quyish orqali mahsulotlarga shakllantirish.
- Sintering: Ob bog'lash zarralari uchun hosil bo'lgan mahsulotlarni shakllantirish va materialni zichlik bilan yo'qotish.
- Ishlov berish va bezash: kesish, kesish, kesish va sirtlarni qoplash.
Silikon karbidining arizalari
Silikon Karbidening o'ziga xos xususiyatlari uning keng doiralarida foydalanishga imkon beradi:
- Aşınırıcıcı: Qichqirish g'ildiraklari, zımpara, kesish asboblari
- Sovraksiyalar: o'choq astarlari, kilob mebeli
- Yarimo'tkazgichlar: quvvat elektronika, diodlar, mikfetlar, sxotky diodlar
- mexanik tarkibiy qismlar: muhrlar, soqchilar, nasos qismlari
Qurol: Harbiy va huquqni muhofaza qilishdan himoya qilish
- Energetika: Quyosh invertorlari, shamol energiyasi, elektr transport vositalarining komponentlari
Silikon karbidli ishlab chiqarish texnikasi
Atrof-muhit masalalari
Silikon karbidini ishlab chiqarish, ayniqsa Acheson jarayoni kabi an'anaviy usullar bo'yicha yuqori energiya iste'moli va chiqindilarni o'z ichiga oladi. Uglerod izini kamaytiradigan va energiya samaradorligini oshiradigan yashil ekranli texnologiyalarni rivojlantirish bo'yicha harakatlar olib borilmoqda. Innovatsiyalar chiqindilarni kamaytirish uchun qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish va qayta ishlash uchun qayta tiklanadigan manbalardan foydalanish kiradi.
Sifatni boshqarish va sinov
Silikon karbidining sifatini ta'minlash ularning talab qilinadigan dasturlarda ularning faoliyati uchun juda muhimdir. X-ray difgrakti (XRD), skanerlash elektron mikroskopiyasi (SEM) va spektroskopiya kristalli tuzilish, poklik va kamchiliklarni tahlil qilish uchun foydalaniladi. Ushbu sifat nazorati choralari ishlab chiqaruvchilarga ishlab chiqaruvchilarga ishlab chiqarish parametrlarini optimallashtirish va mahsulotning ishonchliligini kafolatlaydi.
Nanologik silikon karbididagi yutuqlar
Yaqinda olib borilgan tadqiqotlar sirtali kremniy karbidli materiallari, masalan, sirt maydonining ko'payishi, mexanik kuchlar va issiqlik barqarorligi bilan ta'minlangan norasmiy kremniy materiallarini ishlab chiqarishga qaratilgan. Ushbu nanomateriallar kataliz, sensorlar va ilg'or kompozitlarda yangi imkoniyatlarni ochishadi.
Bozor tendentsiyalari va kelajakdagi prognoz
Silikon karbidiga bo'lgan talab, elektrotexnika tarmoqlarida, qayta tiklanadigan energiya tizimlarida va yuqori quvvatli elektronika kabi muhim rol tufayli sezilarli darajada o'sishi kutilmoqda. Ishlab chiqarish texnikasi xarajatlarni kamaytirish va tanqislikni oshirishga, o'lchovni yaxshilashga, sic kengroq dasturlar uchun yanada qulayroq bo'lgan.
Xulosa
Silikon varaqasini ishlab chiqarish texnikasi zamonaviy sanoatning turli xil talablarini qondirish uchun rivojlandi. Acheson jarayoni ommaviy SIK uchun ishchi bo'lib qoladi, oqim jarayonida va CVD yuqori tozaligi, yarimo'tkazgich-navli materiallar uchun zarurdir. Reaktsiya bog'langan SIK va boshqa rivojlanayotgan usullar murakkab shakllar va moslashtirilgan xususiyatlarni yaratishga imkon beradi. Texnologiyalarning yutuqlari sifatida kremniy karbidining samaradorligi, sifati va barqarorligi sifatida kelajak uchun tanqidiy moddalar sifatida o'z rolini mustahkamlashda davom etadi.
FAQ: Silikon karbid ishlab chiqarish texnikasi
1. Silikon karbidini ishlab chiqarishning eng keng tarqalgan usuli nima?
Acheson jarayoni - bu quyi silikon karbidini ishlab chiqarish bo'yicha eng keng tarqalgan usul. Bu elektr qarshilikli pechda kremniy qumi va uglerod manbaining yuqori haroratiga kirishni o'z ichiga oladi, natijada Aşındırıcı, obstrraktsiyalar va metallurgiya uchun mos keladigan kristallar kristallari hosil bo'ladi.
2. Elektronika uchun yuqori tozali kremniy karbidi kristallari qanday?
Yuqori tozaligi bitta kristallar odatda oqim jarayonidan (jismoniy bug 'tashish) yordamida ishlab chiqariladi. Ushbu usulda sik kukun yuqori haroratlarda submalitlanadi va keyinchalik katta, nuqsonli bobogrammadagi bug 'kondenzlari yarimo'tkazgichlar uchun mo'ljallangan.
3
CVD yupqa plyonkalarni saqlash yoki silikon karberlarini tozalik, qalinlik va billur tuzilish ustidan aniq nazorat qilish bilan silikon karberi etishtirish uchun ishlatiladi. Ushbu usul yuqori samarali elektron qurilmalar va himoya qoplamalarini ishlab chiqarish uchun zarurdir.
4. Silikon karbidi murakkab shakllarda ishlab chiqarilishi mumkinmi?
Ha, reaktsiya bilan bog'langan kremniy karbidi (Rb-Sict) kompleks shakllar ishlab chiqarishga imkon beradi. Gelgen kremniy bilan gözelitalite mitti sichni shakllantirish uchun uglerod bilan reaktsiyaga ega bo'lib, mexanik va tarkibiy dasturlar uchun murakkab tarkibiy qismlarni yaratishga imkon beradi.
5. Silikon karbid ishlab chiqarish uchun barqaror usullar bormi?
So'nggi yutuqlar energiya sarfini kamaytirish va samaradorlikni oshiradigan kremniy chiqindilari va innovatsion reaktor dizaynlaridan foydalanish kiradi. Ushbu yondashuvlar yanada barqaror va iqtisodiy jihatdan samarali samarali ishlab chiqarishga yordam beradi.
