Карбид кремния (Карбид кремния), универсальный состав, имеющий широкое применение во многих отраслях промышленности., существует во многих различных кристаллических структурах, известных как политипы.. Среди этих политипов, альфа-фаза, или α-SiC, имеет особое значение из-за своих превосходных свойств и широкого использования..

Структура α-SiC

Кристальная структура

The α-SiC, также известный как шестиугольный карбид кремния., принадлежит к гексагональной кристаллической системе с пространственной группой P63mc или P63m.. Он характеризуется повторяющимся рисунком бислоев Si-C, уложенных в определенной последовательности.. Эта структура придает α-SiC уникальные свойства., в том числе высокой твердости, теплопроводность, и износостойкость.

Политипы карбида кремния

Различные политипы карбида кремния различаются последовательностью укладки бислоев Si-C.. В α-SiC, наиболее распространенными политипами являются 4H-SiC и 6H-SiC., где цифры обозначают повторяющуюся двухслойную последовательность в одной элементарной ячейке.

Свойства α-SiC

Физические свойства

α-SiC обладает замечательными физическими свойствами., в том числе с высокой температурой плавления (около 2730°С), отличная теплопроводность, и низкий коэффициент теплового расширения. Он также известен своей твердостью., приближается к алмазу, самый твердый из известных материалов.

Электрические свойства

α-SiC также обладает превосходными электрическими свойствами., включая широкую запрещенную зону, высокая напряженность электрического поля, и высокая скорость дрейфа насыщенных электронов. Эти характеристики делают его подходящим для высокой мощности., высокая частота, и высокотемпературных применений.

Применение α-SiC

Промышленное применение

α-SiC широко используется в различных промышленное применение благодаря своим превосходным свойствам. Например, используется в абразивных материалах и режущих инструментах из-за своей твердости.. Его высокая теплопроводность и устойчивость к тепловому удару делают его идеальным для обжига мебели и других высокотемпературных применений..

Электроника и полупроводники

В электронной промышленности, α-SiC используется в силовых устройствах., светодиоды (светодиоды), и в качестве подложки для нитрида галлия (GaN) устройства. Широкая запрещенная зона позволяет создавать устройства, которые могут работать при более высоких температурах и напряжениях, чем традиционные кремниевые устройства..

Производство α-SiC

Процесс Ачесона

Процесс Ачесона, назван в честь его изобретателя Эдварда Гудрича Ачесона, является наиболее распространенным методом производства α-SiC.. В этом процессе, смесь кварцевого песка (SiO2) и нефтяной кокс (С) нагревается до высоких температур в электрической печи. В результате химической реакции образуется карбид кремния..

Проблемы и направления исследований

Несмотря на широкое распространение α-SiC, изготовление высококачественного, чистый α-SiC остается проблемой. Текущие исследования направлены на повышение чистоты и структурного совершенства кристаллов α-SiC., а также разработку методов крупномасштабного производства.

Заключение

α-SiC, с его уникальным сочетанием физических, термический, и электрические свойства, оказался материалом, представляющим значительный интерес и применимым в различных областях.. Поскольку исследования и технологии продолжают развиваться, Ожидается, что потенциальные применения и важность α-SiC будут расти.. Продолжающиеся исследования улучшенных методов производства и открытие новых применений этого универсального материала свидетельствуют о захватывающем будущем, которое ждет α-SiC..