Kiselkarbid Transparent

Kiselkarbid, mer allmänt kallat "karborundum", förekommer naturligt som det sällsynta mineralet moissanit men har massproducerats sedan 1893. Kiselkarbid är en halvledare med brett bandgap och har många industriella användningsområden, bland annat som slipmedel och som basmaterial för keramiska plattor som används i skottsäkra västar.

Ren SiC är färglös, men industriproduktionen innehåller vanligtvis föroreningar som ändrar dess nyans till gula till svarta nyanser. Det finns två kristallstrukturer av SiC som är tillgängliga för produktion: hexagonal a-SiC och kubisk b-SiC.

Öppenhet

Kiselkarbid, även kallad korund eller karborundum, är en extremt hård och hållbar kemisk förening som består av kisel och kol. Den finns naturligt i mineralfyndigheter av moissanit, men massproduktion möjliggör massanvändning som pulver eller kristaller för användning som slipmedel eller keramiska plattor som används i skottsäkra västar som skottsäkra skyddsplattor; dessutom ingår den ofta som en del av glaskeramiska blandningar som används för moderna lapidartekniker.

Eftersom glas är transparent och har låg värmeutvidgning är det ett idealiskt substrat för att odla grafen. Det finns olika metoder för att producera detta högkvalitativa grafenmaterial, men CCS (Confinement Controlled Sublimation) är fortfarande det bästa valet.

Rekombination i diffusa emitterområden och vid övergången mellan metallelektroder och kiselabsorbenter är vanligtvis det som försämrar verkningsgraden hos de flesta kristallina kiselsolceller och begränsar deras prestanda. Passiverande kontakter ökar effektiviteten genom att mildra dessa effekter, men det är fortfarande en utmaning att samtidigt optimera ledningsförmåga, defektpassivering och optisk transparens. En dubbelskiktspassiveringsstruktur av mc-SiC:Hn kan övervinna avvägningar mellan transparenta frontkontakter för atomchips och hög prestanda, vilket ger transparenta frontkontakter med utmärkta resultat. De tillverkade proverna uppvisar reflektansspektra som stämmer väl överens med simuleringsresultaten från både TCAD och OPAL2. Detta är lovande för att skapa högeffektiva SiC-celler med hjälp av denna teknik.

Hög värmeledningsförmåga

Kiselkarbid är ett industriellt keramiskt material som är känt för sin styrka och elasticitet. Med en utmärkt brottseghet på 6,8 MPa m0,5 och Youngs modul på 440 GPa som visar på dess styvhet och spänningsbeständighet. Hårdheten på 32 GPa gör det dessutom till ett av de hårdaste material som finns och gör det lämpligt för applikationer som kräver robusta material i tuffa miljöer.

Kiselkarbid (SiC) är en extremt hållbar förening som består av kisel och kol som är sammanbundna med starka kovalenta bindningar, vilket gör det till ett exceptionellt långlivat material. SiC:s breda energibandsgap - tre gånger större än kisels - gör det lämpligt för elektronikapplikationer vid höga temperaturer; dessutom förhindrar dess förmåga att motstå spänningsgradienter eller elektriska fält som är åtta gånger större än Si eller GaAs att det bryts ned och drabbas av lavinartad nedbrytning.

Kiselkarbid har inte bara överlägsna mekaniska egenskaper, utan är också mycket kemiskt stabilt - något som är viktigt i många miljöer som arbetar under extrema förhållanden eftersom det skyddar komponenterna från nedbrytning. Dessutom gör dess hållbarhet att den klarar höga temperaturer utan att drabbas av kemiska reaktioner som skulle kunna äventyra funktionaliteten eller säkerheten.

Låg värmeutvidgningskoefficient

Kiselkarbid är ett extremt stabilt keramiskt material med låg värmeutvidgningskoefficient, vilket gör det lämpligt för medicinska tillämpningar, bland annat endoskopi och ballongkatetrar som används för att behandla matsmältnings- och hjärt-kärlsjukdomar. Tyvärr har dagens endoskopisystem svårt att uppfylla kraven på biokompatibilitet och säkerhet.

En ny transparent film av kiselkarbid har utvecklats för att möta dessa utmaningar. Filmerna framställdes med hjälp av pulslaserablation på Si(100)-substrat och glödgades och etsades sedan för att producera transparent kristallin SiC-film vars morfologi kunde karakteriseras med hjälp av röntgendiffraktion med glänsande vinkel och fasanalystekniker.

I motsats till konventionella RTP-waferbärare tillverkade av antingen CVD-kiselkarbid eller grafit belagd med kiselkarbid, har denna komposit RTP-waferbärare en porös omvandlad grafit-SiC-matris fylld med rent kisel. Denna unika mikrostruktur skapar en höghållfast, termisk chockresistent och högren kiseliserad kiselkarbidkomposit (3C-SiC). Dessutom har denna komposit låga töjningslinjers andningsförhållanden, vilket är nödvändigt för stabilitet vid höga temperaturer.

Hög hårdhet

Kiselkarbid ligger på tredje plats bland hårda material på Mohs skala med en Mohs-hårdhet på 13, efter diamant och borkarbid. På grund av sin hårdhet erbjuder kiselkarbid utmärkt slitstyrka mot mekanisk påfrestning utan deformation eller brott; dessutom är den mycket stabil under värme eller högspänningsströmmar.

SiC-substrat utgör en idealisk plattform för tillverkning av elektronikenheter som arbetar i tuffa driftsmiljöer, vilket gör dem lämpliga för halvledartillverkning och design av avancerade fordonskomponenter. Deras stabilitet gör dem också lämpliga för användning i applikationer som omfattar halvledarproduktion samt fordonsapplikationer med höga temperaturer som högpresterande komponenter. Kiselkarbidens kemiska resistens gör att den förblir hållbar även under extrema temperaturer utan att försämras med tiden, vilket ger upphov till olika tillämpningar, inklusive halvledarproduktion och design av fordonskomponenter.

Kiselkarbidens höga hårdhet gör det till ett lämpligt material för slipning och honing av cylinderfoder, liksom för material med låg draghållfasthet som glas och keramik. Dessutom gör dess styvhet, låga värmeutvidgningskoefficient och höga genomskinlighet det till ett eftertraktat spegelmaterial för astronomiska teleskop med sitt reflektionsindex på ca 1,8 som är mer genomskinligt än glas eller de flesta metaller.

Hög hållfasthet

Kiselkarbid (SiC) är ett av de hårdaste keramiska materialen. Det är extremt motståndskraftigt mot korrosion, nötning och erosion och har utmärkt värmeledningsförmåga och låga värmeutvidgningstal, vilket gör det till ett utmärkt byggnadsmaterial. SiC:s neutronabsorberande förmåga och strålningsresistens gör det dessutom populärt att använda som pellets i kärnreaktorer på grund av dess neutronabsorberande förmåga.

Det finns olika polymorfer av SiC, där alfa-SiC är en av de mest använda. På grund av sin hexagonala wurtzitkristallstruktur och exceptionella stabilitet i miljöer med höga temperaturer används alfa-SiC ofta i applikationer som kräver stabilitet, t.ex. kraftelektronik, solcellsenergiproduktion och 5G-kommunikationsenheter.

Kiselkarbid har fördelen att vara både nötnings- och korrosionsbeständigt, vilket gör det till ett attraktivt materialval för 3D-printing, ballistik, kemisk produktion, rörsystem för transport av vätskor och krävande förhållanden inom papperstillverkning som munstycken i kvarnar, expanderare och extruderare. Kiselkarbid har dessutom en utmärkt temperaturbeständighet - ända upp till 1.400 grader Celsius! Förutom dess korrosions- och nötningsbeständiga egenskaper.