Mar cheann de na hábhair ionadaíocha a bhaineann le leathsheoltóirí tríú glúin, tá chomhdhúile sileacain oiriúnach chun gairis leictreonacha chomhtháite ardteochta, ardmhinicíochta, frith-radaíochta, ardchumhachta agus ard-dlúis a tháirgeadh. Faoi láthair, is gnách go bhfásann an t-ábhar tsubstráit criostail aonair chomhdhúile sileacain a úsáidtear i dtáirgeadh feistí leis an modh PVT (Iompar Gal Fisiciúil). Taispeánann staidéir go bhfuil tionchar áirithe ag íonacht púdar SiC agus paraiméadair eile cosúil le méid na gcáithníní agus an cineál criostail ar cháilíocht criostail aonair SiC a fhástar trí mhodh PVT agus fiú ar cháilíocht na bhfeistí ina dhiaidh sin. Díríonn an t-alt seo go príomha ar an bpróiseas sintéise de phúdar SiC ard-íonachta d’fhás criostail aonair trí mhodh PVT.
Modh sintéise púdar SiC
Tá go leor bealaí ann chun púdar SiC a shintéisiú. Go ginearálta, is féidir é a roinnt go garbh i dtrí mhodh. Is é an chéad mhodh an modh céime soladach, ina measc an modh ionadaíoch laghdaithe carbothermal, modh sintéise ardteochta féin-iomadaithe agus modh pulverization meicniúil; is é an dara modh an modh céime leachtaigh, arb é an modh ionadaíoch modh Gliú sol-téachta den chuid is mó agus modh dianscaoilte teirmeach polaiméir; is é an tríú modh modh céime gáis, lena n-áirítear modh taisceadh gaile ceimiceach, modh plasma agus modh ionduchtaithe léasair.
1. Buntáistí agus míbhuntáistí modhanna éagsúla
Tá an púdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú ag an modh céime soladach níos eacnamaíche, le raon leathan amhábhar agus praghsanna ísle, agus is furasta é a tháirgeadh go tionsclaíoch. Mar sin féin, tá cion ard eisíontais agus cáilíocht íseal ag an bpúdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú leis an modh seo; úsáideann an modh féin-iomadaithe ardteochta Tugann an teocht ard teas tosaigh do na himoibreáin chun an t-imoibriú ceimiceach a thosú, agus ansin úsáideann siad a n-imoibriú ceimiceach féin chun a chur ar na substaintí neamhghníomhaithe leanúint den imoibriú ceimiceach a chríochnú. Mar sin féin, ós rud é go n-astaíonn imoibriú ceimiceach Si agus C níos lú teasa, caithfear breiseáin eile a chur leis chun an t-imoibriú féin-iomadaithe a choinneáil, rud a thugann eilimintí eisíontas isteach go dosheachanta, agus is furasta imoibriú míchothrom a dhéanamh ar an modh seo.
Faoi láthair, tá an teicneolaíocht chun púdar chomhdhúile sileacain a shintéisiú trí mhodh na céime leachtaigh réasúnta aibí. Tá an púdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú ag an modh céime leachtaigh púdar mín an-íon agus nana-mhéid, ach tá an próiseas níos casta agus is furasta substaintí díobhálacha a tháirgeadh do chorp an duine.
Tá ard-íonacht agus méid na gcáithníní beaga sa phúdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú ag an modh céime gáis, ar modh coitianta é chun púdar chomhdhúile sileacain ard-íonachta a shintéisiú. Mar sin féin, tá costas ard agus toradh íseal ag an modh sintéise seo, agus níl sé oiriúnach le haghaidh olltáirgthe.
2. Trealamh sintéise púdar chomhdhúile sileacain
Úsáidtear trealamh sintéise púdar chomhdhúile sileacain chun púdar chomhdhúile sileacain a ullmhú atá riachtanach chun criostail aonair chomhdhúile sileacain a fhás. Tá ról tábhachtach ag púdar chomhdhúile sileacain ar ardchaighdeán i bhfás carbide sileacain ina dhiaidh sin.
Glacann sintéis púdar chomhdhúile sileacain imoibriú díreach púdar carbóin ard-íonachta agus púdar sileacain, agus déantar é a tháirgeadh trí mhodh sintéise ardteochta. Is iad na príomhdheacrachtaí teicniúla a bhaineann le trealamh sintéise púdar chomhdhúile sileacain ná teocht ard agus séalaithe agus rialú ardfholús, córais fuaraithe uisce seomra folúis, córais folúis agus tomhais, córais rialaithe leictreachais, teicneolaíocht teasa agus cúplála breogán sintéise púdar.
Faoi láthair, cuimsíonn mór-mhonaróirí eachtracha Cree, Aymont, srl., Agus is féidir le íonacht púdar sintéiseach 99.9995% a bhaint amach. I measc na bpríomh-aonad baile tá Dara Institiúid Taighde Cumhachta Leictreacha na Síne, Shandong Tianyue, Tianke Heda agus Institiúid Ceirmeachta Acadamh Eolaíochtaí na Síne. De ghnáth is féidir leis an íonacht 99.999% a bhaint amach, agus is féidir le roinnt aonad 99.9995% a bhaint amach.
Modh sintéise púdar SiC ard-íonachta
1. Modh CVD
Faoi láthair, áirítear go príomha sna modhanna sintéise de phúdar SiC ard-íonachta a úsáidtear chun criostail aonair a fhás: modh CVD agus modh sintéise féin-iomadaithe feabhsaithe (ar a dtugtar modh sintéise ardteochta nó modh dócháin freisin).
Ina measc, go ginearálta cuimsíonn foinse Si do shintéis CVD de phúdar SiC teitreaclóiríd silane agus sileacain, agus go ginearálta úsáideann foinse C teitreaclóiríd charbóin, meatán, eitiléin, aicéitiléin, agus própán, agus is féidir le dimethyldichlorosilane agus tetramethylsilane Agus mar sin de foinse Si agus C a sholáthar foinse ag an am céanna.
SashiroEzaki et al. d’úsáid siad an modh CVD, ag baint úsáide as graifít flake mar an tsubstráit, clóiríoethane meitile / hidrigin mar ghás imoibriúcháin agus gás iompróra, agus thaisceadh scannán SiC ag 1250 ～ 1350 ℃, agus ansin trí phróisis ocsaídiúcháin, picilte agus pulverization, fuarthas na cáithníní . Púdar SiC le trastomhas 200 ～ 1200μm.
Cé go dtáirgeann an modh seo púdar SiC ard-íonachta, tá an próiseas ina dhiaidh sin casta, tá na hamhábhair daor, agus tá an toradh íseal.
WZZhu et al. d’úsáid sé an modh CVD, ag baint úsáide as silane agus aicéitiléin mar an gás imoibriúcháin, agus hidrigin mar ghás an iompróra, chun púdar SiC ultra-mhín agus ard-íonachta a shintéisiú ag 1200-1400 ° C.
AparnaGupta et al. d'úsáid hexamethylsilane mar fhoinse an imoibrithe, hidrigin agus argón mar ghás an iompróra, agus rinne sé púdar SiC ultra-mhín agus ard-íonachta a shintéisiú ag 1050 go 1250 ° C agus an modh CVD á úsáid.
D'úsáid baill an dá ghrúpa taighde thuas an modh CVD chun púdar SiC ard-íonachta a shintéisiú ag úsáid foinsí gáis orgánacha. Mar sin féin, is púdar ultra-mhín nana-leibhéal é an púdar sintéisithe. Cé go bhfuil íonacht ard aige, níl sé éasca a bhailiú agus níl sé oiriúnach le haghaidh táirgeadh ardmhéide ar mhórscála. Ní chuidíonn sintéis púdar íon SiC le forbairt na tionsclaíochta níos déanaí.
2. Sintéis féin-iomadaithe
Is modh é an modh sintéise féin-iomadaithe roimhe seo chun an corp imoibreáin a adhaint le foinse teasa sheachtraigh, agus ansin teas imoibriúcháin cheimiceach a shubstaint féin a úsáid chun go leanfadh an próiseas imoibriúcháin cheimiceach ina dhiaidh sin go spontáineach, agus ar an gcaoi sin ábhair a shintéisiú.
Úsáideann an chuid is mó den mhodh seo púdar sileacain agus carbón dubh mar amhábhair, agus cuireann sé gníomhachtúirí eile le freagairt go díreach ar luas suntasach ag 1000-1150 ° C chun púdar SiC a tháirgeadh. Is cinnte go mbeidh tionchar ag tabhairt isteach gníomhachtúcháin ar íonacht agus ar cháilíocht na dtáirgí sintéisithe.
Dá bhrí sin, mhol go leor taighdeoirí modh sintéise féin-iomadaithe feabhsaithe ar an mbonn seo. Is é an feabhsúchán den chuid is mó ná gníomhairí a thabhairt isteach, agus dul chun cinn leanúnach agus éifeachtach an imoibrithe sintéise a chinntiú tríd an teocht sintéise a mhéadú agus téamh a sholáthar go leanúnach.
Chomh luath le 1999, d’úsáid Cuideachta Bridgestone na Seapáine tetraethoxysilane mar an fhoinse sileacain agus roisín feanóil mar an fhoinse charbóin. Ag baint úsáide as an modh dócháin ag an raon 1700-2000 ℃, shintéisiú méid na gcáithníní 10-500μm, cáilíocht an ábhair eisíontas púdar SiC le codán níos ísle ná 0.5 × 10-6.
Mar sin féin, úsáideann imoibreáin an mhodha seo substaintí orgánacha, mar sin tá costas na n-amhábhar réasúnta ard, rud nach n-oireann do olltáirgeadh púdar SiC.
D'úsáid taighdeoirí ón Institiúid um Thaighde Sileacan in Acadamh Eolaíochtaí na Síne púdar Si agus púdar C le codáin mhaise amhábhar de 99.9% nó níos mó chun codán maise 99.999% de phúdar SiC a shintéisiú atá oiriúnach d’fhás criostail aonair trí imoibriú ardteochta in Atmaisféar.
Ning Lina ó Ollscoil Shandong agus daoine eile púdar Si agus púdar C measctha go haonfhoirmeach le cóimheas molar 1: 1. Ag baint úsáide as an modh imoibrithe tánaisteach, rinneadh púdar SiC a shintéisiú ag teocht ard.
Úsáideann LiWANG agus daoine eile carbón gníomhachtaithe (méid na gcáithníní 20-100μm) agus graifít flake (méid na gcáithníní 5-25μm) mar fhoinse charbóin (mais-chodán 99.9%), agus sileacain ard-íonachta mar fhoinse sileacain (méid na gcáithníní 10-270μm, mais-chodán 99.999%)).
Ullmhaíodh púdar SiC ard-íonachta i bhfoirnéis shintéirithe ardteochta i bhfolús faoi atmaisféar argóin ag 1900 ℃.
LihuanWANG et al. úsáidtear púdar sileacain (mais-chodán 99.999%, cáithníní 5-10μm) agus púdar carbóin (mais-chodán 99.999%, cáithníní 5-20μm) chun púdar SiC ard-íonachta a shintéisiú trí mhodh sintéise dócháin téimh minicíochta idirmheánaigh.
D'úsáid Li Bin de Chorparáid Ghrúpa Teicneolaíochta Leictreonaic Dara Institiúid Taighde na Síne modh féin-iomadaithe chun púdar chomhdhúile sileacain a shintéisiú le haghaidh fás criostail aonair. I dturgnaimh, faightear amach gur fearr íonacht púdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú faoi dhálaí ardfholús ná íonacht púdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú faoi choinníollacha gáis iompróra oscailte. Go háirithe, cuidíonn dálaí ardfholús an tiúchan N i bpúdar chomhdhúile sileacain a laghdú.
Ina theannta sin, fásadh criostail aonair chomhdhúile sileacain ag baint úsáide as púdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú faoi dhálaí folúis arda. Thaispeáin na torthaí go raibh airíonna ard-íonachta agus leath-inslithe den scoth ag na criostail aonair chomhdhúile sileacain a d’fhás, a chomhlíon riachtanais na bhfeistí gaolmhara maidir le foshraitheanna leath-inslithe. Ceanglais leictreacha. Is féidir a fheiceáil go bhfuil an púdar chomhdhúile sileacain arna shintéisiú faoi dhálaí folúis arda tairbheach d’fhás criostail aonair chomhdhúile sileacain leath-inslithe leath-inslithe ard-íonachta.
Ionchas Próiseas Sintéise de Phúdar SiC Ard-íonachta
Tá amhábhair réasúnta íseal agus nósanna imeachta réasúnta simplí ag an modh féin-iomadaithe feabhsaithe chun SiC a shintéisiú. Is modh coiteann é faoi láthair a úsáidtear i saotharlanna chun criostail aonair a fhás chun púdar SiC a shintéisiú. Le linn an phróisis shintéise, faightear amach go bhfuil tionchar áirithe ag paraiméadair éagsúla phróisis sintéise ar an táirge sintéisithe. .
Amach anseo, caithfear taighde a neartú sna réimsí seo a leanas:
1. Taighde domhain ar mheicníocht phróiseas sintéise púdar SiC ard-íonachta, go háirithe an taighde bunúsach teoiriciúil ar rialú éifeachtach mhéid cáithníní púdar, cruth, dáileadh mhéid na gcáithníní, agus íonachta a neartú.
2. Neartaigh a thuilleadh an taighde ar fheabhas a chur ar an bpróiseas sonrach maidir le sintéis féin-iomadaithe de phúdar SiC, d’fhonn púdar SiC ard-íonachta a ullmhú atá oiriúnach d’fhás SiC criostail aonair le caighdeán maith agus ard-íonacht ar bhonn próiseas ísealchostais agus simplí. Dá bhrí sin, féadann sé cáilíocht fáis foshraitheanna criostail aonair SiC a fheabhsú go héifeachtach agus forbairt thionscal na bhfeistí atá bunaithe ar SiC mo thír' s a chur chun cinn.
