Maendeleo na Matumizi ya Silicon Carbide (SiC)
1. Karne ya Ubunifu katika SiC
Safari ya silicon carbide (SiC) ilianza mwaka wa 1893, wakati Edward Goodrich Acheson alipotengeneza tanuru ya Acheson, akitumia nyenzo za kaboni kufikia uzalishaji wa viwanda wa SiC kupitia joto la umeme la quartz na kaboni. Uvumbuzi huu uliashiria mwanzo wa ukuaji wa viwanda wa SiC na ukampatia Acheson hataza.
Mwanzoni mwa karne ya 20, SiC ilitumiwa kimsingi kama abrasive kutokana na ugumu wake wa ajabu na upinzani wa kuvaa. Kufikia katikati ya karne ya 20, maendeleo katika teknolojia ya uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) yalifungua uwezekano mpya. Watafiti katika Bell Labs, wakiongozwa na Rustum Roy, waliweka msingi wa CVD SiC, kufikia mipako ya kwanza ya SiC kwenye nyuso za grafiti.
Miaka ya 1970 ilipata mafanikio makubwa wakati Union Carbide Corporation ilipotumia grafiti iliyofunikwa na SiC katika ukuaji wa epitaxial wa nyenzo za semicondukta za gallium nitride (GaN). Uendelezaji huu ulikuwa na jukumu muhimu katika LED na leza zenye utendakazi wa juu zinazotegemea GaN. Kwa miongo kadhaa, mipako ya SiC imepanuka zaidi ya semiconductors hadi matumizi katika anga, magari, na umeme wa umeme, shukrani kwa uboreshaji wa mbinu za utengenezaji.
Leo, ubunifu kama vile kunyunyizia mafuta, PVD, na teknolojia ya nano unaboresha zaidi utendakazi na utumiaji wa mipako ya SiC, ikionyesha uwezo wake katika nyanja za kisasa.
2. Kuelewa Miundo ya Kioo ya SiC na Matumizi
SiC inajivunia zaidi ya aina 200 za aina nyingi, zilizoainishwa kwa mpangilio wao wa atomiki katika miundo ya ujazo (3C), hexagonal (H), na rhombohedral (R). Miongoni mwa haya, 4H-SiC na 6H-SiC hutumiwa sana katika vifaa vya juu-nguvu na optoelectronic, kwa mtiririko huo, wakati β-SiC inathaminiwa kwa conductivity yake ya juu ya mafuta, upinzani wa kuvaa, na upinzani wa kutu.
β-SiCmali ya kipekee, kama vile conductivity ya mafuta ya120-200 W/m·Kna mgawo wa upanuzi wa mafuta unaolingana kwa karibu na grafiti, uifanye nyenzo inayopendelewa kwa ajili ya mipako ya uso katika vifaa vya kaki vya epitaksi.
3. Mipako ya SiC: Mali na Mbinu za Maandalizi
Mipako ya SiC, kwa kawaida β-SiC, hutumiwa sana ili kuboresha sifa za uso kama vile ugumu, upinzani wa uvaaji, na uthabiti wa joto. Njia za kawaida za maandalizi ni pamoja na:
- Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali (CVD):Hutoa mipako yenye ubora wa juu na mshikamano bora na usawa, bora kwa substrates kubwa na ngumu.
- Uwekaji wa Mvuke wa Kimwili (PVD):Inatoa udhibiti sahihi juu ya utungaji wa mipako, inayofaa kwa matumizi ya usahihi wa juu.
- Mbinu za Kunyunyizia, Uwekaji wa Kemikali ya Kielektroniki, na Upakaji wa Tope: Hutumika kama njia mbadala za gharama nafuu kwa programu mahususi, ingawa zina vizuizi tofauti katika kuambatana na usawa.
Kila njia huchaguliwa kulingana na sifa za substrate na mahitaji ya matumizi.
4. Vishawishi vya Graphite vya SiC-Coated katika MOCVD
Vinyasio vya grafiti vilivyofunikwa na SiC ni muhimu sana katika Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali ya Kikaboni wa Metal (MOCVD), mchakato muhimu katika utengenezaji wa vifaa vya semicondukta na optoelectronic.
Vihasishi hivi hutoa usaidizi thabiti kwa ukuaji wa filamu ya epitaxial, kuhakikisha uthabiti wa joto na kupunguza uchafuzi wa uchafu. Mipako ya SiC pia huongeza upinzani wa oxidation, sifa za uso, na ubora wa kiolesura, kuwezesha udhibiti sahihi wakati wa ukuaji wa filamu.
5. Kusonga Kuelekea Wakati Ujao
Katika miaka ya hivi karibuni, juhudi kubwa zimeelekezwa katika kuboresha michakato ya uzalishaji wa substrates za grafiti zilizofunikwa na SiC. Watafiti wanazingatia kuimarisha usafi wa mipako, usawa, na maisha huku wakipunguza gharama. Zaidi ya hayo, utafutaji wa vifaa vya ubunifu kamamipako ya tantalum carbudi (TaC).inatoa uboreshaji unaowezekana katika upitishaji wa mafuta na upinzani wa kutu, na kutengeneza njia kwa ajili ya ufumbuzi wa kizazi kijacho.
Kadiri mahitaji ya vihasishi vya grafiti vilivyofunikwa na SiC yanavyoendelea kukua, maendeleo katika utengenezaji wa akili na uzalishaji wa kiwango cha viwandani yatasaidia zaidi ukuzaji wa bidhaa za hali ya juu ili kukidhi mahitaji yanayobadilika ya tasnia ya semiconductor na optoelectronics.
Muda wa kutuma: Nov-24-2023