W dzisiejszym szybko rozwijającym się krajobrazie technologicznym węglik krzemowy (SiC) stał się materiałem o ogromnym potencjale, przyciągając coraz większą uwagę na całym świecie.SiC odgrywa kluczową rolę nie tylko w przemyśle półprzewodnikowym, ale także w wysokiej temperaturzeW tym artykule omówiono właściwości, metody wytwarzania, różnorodne zastosowaniai perspektywy przyszłości w zakresie węglanu krzemowego, niezwykłego materiału zmieniającego współczesną technologię.

Właściwości węglanu krzemowego

Karbid krzemu (SiC) jest związkiem nieorganicznym o wyjątkowych właściwościach fizycznych i chemicznych, co daje mu wyraźną przewagę w różnych dziedzinach zaawansowanych technologicznie.

1Właściwości półprzewodników
SiC jest szerokopasmowym półprzewodnikiem o pasmowej przerwie około 3,2 eV, znacznie szerszej niż w przypadku konwencjonalnego krzemu (1,1 eV).Pozwala to urządzeniom SiC na działanie w wyższych napięciach i temperaturachPonadto wysoka mobilność nośnika sprawia, że SiC nadaje się do zastosowań elektronicznych o wysokiej częstotliwości i mocy.

2Ekstremalna twardość i odporność na zużycie
SiC o wartości 9,5 w skali Mohsa –za diamentem – jest idealny do produkcji części odpornych na zużycie, takich jak uszczelki mechaniczne, łożyska i narzędzia szlifowe.Ściarki i narzędzia SiC znacznie zwiększają wydajność i precyzję obróbki zarówno metalowych, jak i niemetalowych materiałów.

3Stabilność termiczna
Dzięki wysokiej przewodności cieplnej i niskemu współczynnikowi rozszerzenia cieplnego SiC zachowuje swoją integralność mechaniczną i chemiczną w warunkach ekstremalnych temperatur.To czyni go doskonałym wyborem dla przemysłu lotniczego., metalurgii i zastosowań jądrowych, w których jest stosowany w wysokotemperaturowych komponentach konstrukcyjnych i systemach ochrony termicznej.

4. Właściwości optyczne
SiC wykazuje również doskonałe właściwości optyczne, z wysoką przepuszczalnością od ultrafioletu do spektrum podczerwonego.

Wytwarzanie węglanu krzemowego

SiC jest głównie syntetyzowany za pomocą sztucznych środków.

1Synteza wysokotemperaturowa
Tę tradycyjną metodę stosuje się do reakcji piasku krzemianowego, koksu naftowego i kwarcu o wysokiej czystości w temperaturze 2000-2500 °C w piecu elektrycznym.materiały ogniste, i elementów ceramicznych.

2Depozycja chemiczna par (CVD)
CVD umożliwia precyzyjną kontrolę grubości i składu folii SiC poprzez odkładanie jej na podłoże poprzez reakcje chemiczne.

3Transport fizyczny pary (PVT)
PVT jest główną metodą uprawy jednokrystalicznego SiC. Technika ta sublimuje materiał źródłowy SiC w wysokich temperaturach, a następnie skondenzuje go na chłodniejszy kryształ nasion, tworząc wysoką czystość,kryształy pojedyncze o niskiej wadze ̇ idealne dla zaawansowanych urządzeń półprzewodnikowych.

Zastosowanie węglanu krzemowego

Dzięki swoim unikalnym właściwościom SiC jest stosowany w szerokim spektrum branż:

1Przemysł półprzewodników
Duże przepływy SiC ̇ umożliwiają działanie urządzeń w warunkach wysokiej temperatury, wysokiej częstotliwości i wysokiej mocy.Urządzenia napędowe SiC mogą znacząco zwiększyć efektywność energetyczną i zasięg jazdyW dziedzinie fotowoltaiki elektronika oparta na SiC jest stosowana w przełącznikach RF i wzmacniaczach mocy do komunikacji bezprzewodowej, radarów i systemów satelitarnych.

2Materiały odporne na wysokie temperatury i zużycie
Z wyjątkową twardością i stabilnością termiczną, SiC jest szeroko stosowany w produkcji ceramiki ogniotrwałej, części mechanicznych i komponentów wysokotemperaturowych.jego lekkie i wytrzymałe systemy ochrony cieplnej i części silnikaW metalurgii powłoki i podszewki SiC zwiększają odporność na korozję i bezpieczeństwo.

3Światło półprzewodnikowe
Substraty SiC są niezbędne do uprawy materiałów na bazie GaN stosowanych w diodach LED, umożliwiając wysoką wydajność i długotrwałe rozwiązania oświetleniowe w wielu zastosowaniach.

4Energia jądrowa
Kompozyty SiC są cenione ze względu na ich odporność na promieniowanie i stabilność termiczną, służą jako materiały konstrukcyjne do prętów sterujących, pokrycia paliwa,i reaktorów wysokotemperaturowych, zwiększając zarówno bezpieczeństwo, jak i wydajność systemów energetyki jądrowej.

5Precyzyjne narzędzia i maszyny
Jako materiał supertwardy, SiC jest stosowany w szlifowaniach, narzędziach do cięcia i innych narzędziach precyzyjnych, poprawiając prędkość przetwarzania i jakość wykończenia w elektronice i produkcji.

Trendy i wyzwania

1. Tendencje rozwoju
Światowa wielkość rynku substratów SiC ma osiągnąć 66,4 mld RMB (około 9 mld USD) do 2030 r., z CAGR wynoszącym 39,0%.Substraty SiC przenikają do tradycyjnych zastosowań, rozszerzając się jednocześnie na nowe sektory, takie jak pojazdy elektryczne i centra danych AIPodczas gdy 6-calowe podłoża przewodzące dominują na rynku, 8-calowe płytki zyskują na popularności, napędzane redukcją kosztów i ekonomią skali.

2Wyzwania
Pomimo obiecujących wyników, SiC wciąż boryka się z przeszkodami. Koszty produkcji pozostają wysokie, ograniczając masowe przyjęcie. Technologie rozwoju kryształów wciąż ewoluują, a kontrola wad jest utrzymującym się problemem.Dodatkowo, wyzwania związane z opakowaniami urządzeń i zarządzaniem cieplnym muszą zostać rozwiązane w celu szerszego wykorzystania komercyjnego.

Perspektywa

Jako bardzo obiecujący materiał, węglik krzemowy ma ogromny potencjał w technologiach nowej generacji.Dalsze postępy w produkcji i jakości kryształów przyczynią się do dalszego obniżenia kosztów i poprawy skalowalnościW związku z powyższym, w celu zapewnienia większej efektywności technologii SiC w sektorze energetycznym, w szczególności w sektorze energetycznym, należy zwrócić uwagę na to, że technologia SiC jest obecnie wykorzystywana w wielu sektorach.SiC odegra istotną rolę w zrównoważonych rozwiązaniach energetycznych i globalnych wysiłkach na rzecz ochrony środowiska.

Produkty SiC ZMSH