Siliziumkarbid ist ein extrem hartes, starkes und haltbares keramisches Material mit einem Schmelzpunkt von 2700 Grad Celsius und farbloser Reinheit.<\/p>\n
Die beiden Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbid sind die Reaktionsbindung und das Sintern, die beide einen erheblichen Einfluss auf die Mikrostruktur des Materials haben. Das Reaktionssintern ist einfach und kosteng\u00fcnstig, leidet aber unter der geringen Sinterdichte, den zerbrechlichen Produkten, der Empfindlichkeit gegen\u00fcber der Ausrichtung beim Schneiden usw. Das Reaktionssintern ist eher ein ideales Verfahren, da es aufgrund seiner Einfachheit effizient eingesetzt werden kann, w\u00e4hrend das Reaktionssintern eine gr\u00f6\u00dfere Kontrolle \u00fcber die endg\u00fcltige Mikrostruktur des durch Reaktionsbindung oder -sintern hergestellten Produkts erm\u00f6glicht, w\u00e4hrend das Reaktionssintern im Vergleich zum Reaktionssintern oder zur Reaktionsbindung bei der Siliciumcarbidherstellung zwar eine niedrige Sinterdichte, aber auch eine niedrige Dichte, zerbrechliche Produkte und eine Orientierungsempfindlichkeit beim Schneiden aufweist.<\/p>\n
Reaktionsgebundenes Siliciumcarbid (RB SiC) ist eine erschwingliche Keramik, die in Anwendungen eingesetzt wird, bei denen Verschlei\u00dffestigkeit, Korrosions- und Hitzebest\u00e4ndigkeit sowie andere Umwelteinfl\u00fcsse gefragt sind. RB-SiC wird h\u00e4ufig in pulvermetallurgischen Anlagen und Verfahren sowie zum Sintern von Metallwerkstoffen verwendet; au\u00dferdem findet es sich in der chemischen Verarbeitung und in der Glasindustrie.<\/p>\n
RB SiC wird hergestellt, indem por\u00f6se Kohlenstoff- oder Graphitvorformlinge mit fl\u00fcssigem Silizium infiltriert und dann bei sehr hohen Temperaturen und Dr\u00fccken infundiert werden, wobei es mit dem Kohlenstoff reagiert und zus\u00e4tzliches Siliziumkarbid bildet, was zu einem Verbundwerkstoff mit gro\u00dfer Festigkeit, Hitzebest\u00e4ndigkeit und H\u00e4rte f\u00fchrt. Auf diese Weise entsteht eine extrem harte und feste Keramik mit hervorragender Hitzebest\u00e4ndigkeit, die auch f\u00fcr den Einsatz in schweren Maschinen stark und z\u00e4h genug ist.<\/p>\n
Bei der Herstellung von RB-SiC wird ein mit Siliziumpulver beschichtetes Substrat mit Phenolharz, Furfurylalkoholharz oder Epoxidharz als Bindemittel verwendet; aus diesem Siliziumzufuhrk\u00f6rper wird ein Siliziumkarbid\/Kohlenstoff-Vorformling hergestellt; dann wird eine Oberfl\u00e4che zwischen diesen Materialien durch Erhitzen ihrer Mischung auf Temperaturen oberhalb ihres Schmelzpunkts entweder in einer Inertgasumgebung oder in einem Reaktionssinterofen in Kontakt gebracht; es wird erneut erhitzt, bis das gesamte Silizium gleichm\u00e4\u00dfig zusammengeschmolzen ist.<\/p>\n
Mit dieser Methode lassen sich gro\u00dfe und komplex geformte RB-SiC-Produkte kosteng\u00fcnstiger herstellen als direkt gesintertes Siliciumcarbid, wobei der W\u00e4rmeausdehnungskoeffizient und die Verschlei\u00dffestigkeit geringer sind als bei anderen Methoden der Keramikherstellung.<\/p>\n
Die Lely-Methode ist ein Beispiel f\u00fcr eine Dampfkondensations-Z\u00fcchtungstechnik. Bei diesem Verfahren werden zun\u00e4chst Ausgangsmaterial, L\u00f6sungsmittelpalette und Impfkristall in einen Graphittiegel gegeben und dann in einer inerten Argonatmosph\u00e4re auf hohe Temperaturen erhitzt. Es findet eine Sublimation statt, bei der Siliciumcarbid-Ladungsd\u00e4mpfe an verschiedenen Stellen entlang der k\u00fchlen Hohlraumw\u00e4nde kondensieren und Pl\u00e4ttchen aus einkristallinem Siliciumcarbid bilden, die zu Keimen werden, aus denen sich Massenkristalle (Boules) aus Siliciumcarbid bilden.<\/p>\n
F\u00fcr die Herstellung von Bauelementen in praktischen Anwendungen werden Siliziumkarbid-Wafer mit gro\u00dfen Durchmessern ben\u00f6tigt. Leider erf\u00fcllen kommerzielle Quellen nicht immer die geforderte kristallografische Qualit\u00e4t. Das Lely-Verfahren bietet jedoch eine innovative L\u00f6sung, indem es gro\u00dfe kristallisierte Boules mit \u00e4hnlichen Methoden herstellt, die bei der Herstellung von Halbleiterchips verwendet werden.<\/p>\n
Ein zylindrischer Graphitbeh\u00e4lter mit einem offenen Ende und einem zentralen Dorn von 25 mm L\u00e4nge. Er ist innen mit locker aufgeschichtetem reinem Siliciumcarbid (Verunreinigungen kleiner als 0,002%) ausgekleidet. Der Raum innerhalb des Gef\u00e4\u00dfes ist durch die Siliziumkarbidauskleidung begrenzt, und es wird angenommen, dass in diesem Raumvolumen stets ein Gleichgewichtsdampfdruck zwischen Siliziumkarbid und Silizium herrscht.<\/p>\n
Wenn die Auskleidung Verunreinigungen enth\u00e4lt, die ihre Leitf\u00e4higkeit beim Erhitzen bestimmen, und diese Verunreinigungen in einem angemessenen Verh\u00e4ltnis vorhanden sind (das periodisch variiert werden kann), trennen sich ihre D\u00e4mpfe vom Siliziumkarbid und setzen sich im Mittelraum ab, wobei Kristalle mit vordefinierten Leitf\u00e4higkeitstypen entstehen.<\/p>\n
Die Methode des physikalischen Dampftransports wird f\u00fcr die Z\u00fcchtung von Siliziumkarbid-Einkristallen von hoher Reinheit und Qualit\u00e4t eingesetzt. Das Verfahren enth\u00e4lt Elemente aus der CVD f\u00fcr eine bessere Kontrolle der Dotierstoffe bei der Z\u00fcchtung von Siliciumcarbid-Blockkristallen. Dar\u00fcber hinaus umfasst die Erfindung ein In-situ-Gl\u00fchen der gez\u00fcchteten Kristalle, um die inneren Spannungen in ihnen zu verringern und die Bruchrate w\u00e4hrend des Produktionsprozesses zu erh\u00f6hen.<\/p>\n
Bei diesem Verfahren wird ein Graphittiegel mit einer Hochtemperatur-Rohstoffzone gef\u00fcllt und der obere Teil mit Impfkristallen beladen. In der N\u00e4he des Tiegels befinden sich W\u00e4rmed\u00e4mmschichten, die eine zus\u00e4tzliche W\u00e4rmed\u00e4mmung bewirken.<\/p>\n
In den mittleren bis sp\u00e4ten Stadien des Kristallwachstums entfernen sich die W\u00e4rmed\u00e4mmschichten mit angemessener Geschwindigkeit vom Graphittiegel 5, um einen axialen Temperaturgradienten zu bilden und das Wachstum des Durchmessers in einem ungef\u00e4hren Tempo zu beschleunigen.<\/p>\n
Bei fr\u00fcheren PVT-Systemen musste zu Beginn jedes Wachstumslaufs eine begrenzte Menge an pulverf\u00f6rmigem Ausgangsmaterial in den Ofen gef\u00fcllt werden, und wenn diese Charge aufgebraucht war, musste sie durch zeitaufw\u00e4ndige Verfahren wieder aufgef\u00fcllt werden. Mit der revolution\u00e4ren PVT-Methode der vorliegenden Erfindung ist diese zeitaufw\u00e4ndige Prozedur nicht mehr erforderlich, und es k\u00f6nnen im Vergleich zu fr\u00fcheren Systemen gr\u00f6\u00dfere Kugeln aus der gleichen Menge an Ausgangsmaterial hergestellt werden. PVT kann sogar mit In-situ-Gl\u00fchen kombiniert werden, um hochleistungsf\u00e4hige Siliziumkarbid-Einkristallkugeln in Halbleiterqualit\u00e4t herzustellen.<\/p>\n
Die Herstellung von Siliziumkarbid erfordert \u00e4u\u00dferste Pr\u00e4zision und Optimierung, um nach Abschluss der Sinter- und Polierprozesse einen maximalen Nutzanteil zu erzielen. Dies ist besonders wichtig bei der Z\u00fcchtung gro\u00dfer Einkristalle. Gr\u00f6\u00dfere Einkristalle erm\u00f6glichen eine bessere Verarbeitung, was letztlich zu h\u00f6heren nutzbaren Anteilen nach dem Sinter-\/Polierprozess f\u00fchrt.<\/p>\n
Herk\u00f6mmliche Z\u00fcchtungssysteme erm\u00f6glichen es, die Temperaturverteilung in einer Siliziumkarbid-Z\u00fcchtungskammer zu steuern, indem die Gr\u00f6\u00dfe und Platzierung von W\u00e4rmeverlustl\u00f6chern in den Isoliermaterialien ver\u00e4ndert wird; diese Methode erm\u00f6glicht jedoch keine dynamische Steuerung der inneren Temperaturverteilung in Echtzeit, was f\u00fcr die Z\u00fcchtung qualitativ hochwertiger Einkristalle unerl\u00e4sslich ist.<\/p>\n
Die vorliegende Erfindung geht diese Herausforderung an, indem sie ein fortschrittliches Heizsystem einsetzt, das die Position der Isolierschicht reguliert und eine dynamische Steuerung der inneren Temperaturverteilung f\u00fcr eine verbesserte Kristallqualit\u00e4t erm\u00f6glicht.<\/p>\n
Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht die Erfindung auch das In-situ-Gl\u00fchen von Kristallen nach Abschluss ihres Wachstums. Durch dieses Verfahren werden erhebliche innere Spannungen in den gewachsenen Kristallen beseitigt, was die Bruchrate w\u00e4hrend des Herstellungsprozesses verringert und die Ausbeute der fertigen Siliziumkarbidprodukte erh\u00f6ht. Dar\u00fcber hinaus verk\u00fcrzt das In-situ-Gl\u00fchen die Zeit, die f\u00fcr das Wachstum von Kristallen mit gr\u00f6\u00dferem Durchmesser ben\u00f6tigt wird, und maximiert die Materialausnutzung.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is an extremely hard, strong, and durable ceramic material with a melting point of 2700 degrees Celsius and colorless purity. Reaction bonding and sintering are the two methods available to form silicon carbide, each having a significant influence on its microstructure. Reaction sintering is easy and cost-effective but suffers from low density sintering… Weiterlesen »Siliziumkarbid-Verarbeitung<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-462","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/462","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=462"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/462\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":463,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/462\/revisions\/463"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=462"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=462"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=462"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}