Karbonoan oinarritutako eremu termikoko materialen aplikazioa silizio karburozko kristalen hazkundean

Ⅰ. SiC materialen sarrera:

1. Materialen propietateen ikuspegi orokorra:

Thehirugarren belaunaldiko erdieroaleaerdieroale konposatu deitzen zaio, eta bere banda-zabalera 3,2 eV ingurukoa da, hau da, silizioan oinarritutako material erdieroaleen banda-zabalera baino hiru aldiz handiagoa (1,12 eV silizioan oinarritutako material erdieroaleentzat), beraz, banda zabaleko erdieroale ere deitzen zaio. Silizioan oinarritutako gailu erdieroaleek tenperatura altuko, presio handiko eta maiztasun handiko aplikazio-eszenatoki batzuetan gainditzen zailak diren muga fisikoak dituzte. Gailuaren egitura doitzeak ezin ditu jada beharrak asetzen, eta hirugarren belaunaldiko material erdieroaleak SiC eta ordezkatzen dituztenak.GaNsortu dira.

2. SiC gailuen aplikazioa:

Bere errendimendu berezian oinarrituta, SiC gailuek pixkanaka ordezkatuko dute silizioan oinarritutako tenperatura altuko, presio handiko eta maiztasun handiko eremuan, eta zeregin garrantzitsua izango dute 5G komunikazioetan, mikrouhinen radarran, aeroespazialean, energia berrien ibilgailuetan, trenbide-garraioan, adimendunetan. sareak eta beste eremu batzuk.

3. Prestaketa metodoa:

(1)Lurrun-garraio fisikoa (PVT): Hazkuntza tenperatura 2100 ~ 2400 ℃ ingurukoa da. Abantailak teknologia heldua, fabrikazio kostu baxua eta kristalen kalitatearen eta etekinaren etengabeko hobekuntza dira. Desabantailak dira zaila dela materialak etengabe hornitzea, eta zaila dela gas faseko osagaien proportzioa kontrolatzea. Gaur egun zaila da P motako kristalak lortzea.

(2)Goiko hazien soluzio metodoa (TSSG): Hazkuntza tenperatura 2200 ℃ ingurukoa da. Abantailak hazkunde tenperatura baxua, estres baxua, dislokazio akats gutxi, P motako dopina, 3C dira.kristalen hazkundea, eta diametroaren hedapen erraza. Hala ere, metalen inklusio-akatsak daude oraindik, eta Si/C iturriaren etengabeko hornidura eskasa da.

(3)Tenperatura altuko lurrun-deposizio kimikoa (HTCVD): Hazkuntza tenperatura 1600 ~ 1900 ℃ ingurukoa da. Abantailak lehengaien etengabeko hornidura, Si/C erlazioaren kontrol zehatza, purutasun handia eta doping erosoa dira. Desabantailak lehengai gaseosoen kostu handia, eremu termikoko ihesaren tratamendu ingeniaritzarako zailtasun handia, akats handiak eta heldutasun tekniko baxua dira.

Ⅱ. -ren sailkapen funtzionalaeremu termikoamaterialak

1. Isolamendu-sistema:

Funtzioa: behar den tenperatura-gradientea eraikikristalen hazkundea

Baldintzak: eroankortasun termikoa, eroankortasun elektrikoa, tenperatura altuko isolamendu materialen sistemen purutasuna 2000 ℃ baino gehiago

2. Arragoasistema:

Funtzioa: 

① Berokuntza osagaiak; 

② Hazkunde ontzia

Baldintzak: Erresistentzia, eroankortasun termikoa, dilatazio termikoaren koefizientea, purutasuna

3. TaC estalduraosagaiak:

Funtzioa: Si-ren oinarriko grafitoaren korrosioa inhibitzea eta C inklusioak inhibitzea

Baldintzak: Estalduraren dentsitatea, estalduraren lodiera, purutasuna

4. Grafito porotsuaosagaiak:

Funtzioa: 

① Iragazi karbono partikulen osagaiak; 

② Karbono iturriaren osagarria

Baldintzak: Transmitantzia, eroankortasun termikoa, purutasuna

Ⅲ. Eremu termikoko sistemaren irtenbidea

Isolamendu sistema:

Karbono/karbono konposatu isolamendu barruko zilindroak gainazaleko dentsitate handia, korrosioarekiko erresistentzia eta shock termikoarekiko erresistentzia ona du. Arragotik alboko isolamendu-materialera isuritako silizioaren korrosioa murrizten du, horrela eremu termikoaren egonkortasuna bermatuz.

Osagai funtzionalak:

(1)Tantalo karburoa estalitaosagaiak

(2)Grafito porotsuaosagaiak

(3)Karbono/karbono konposatuaeremu termikoko osagaiak