Quy trình sản xuất cacbua silic

Cacbua silic (SiC) là một-vật liệu bán dẫn hiệu suất cao được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử công suất, quang điện tử và tần số vô tuyến nhờ khả năng chịu nhiệt độ-cao, điện trở-cao và tần số cao-tuyệt vời. Quy trình sản xuất cacbua silic chủ yếu bao gồm các bước sau:

Chuẩn bị nguyên liệu thô: Nguyên liệu thô chính để sản xuất cacbua silic là-bột silicon và bột carbon có độ tinh khiết cao. Độ tinh khiết của bột silicon thường được yêu cầu phải trên 99,999%, trong khi đó phải sử dụng than chì hoặc than cốc có độ tinh khiết cao cho bột carbon. Độ tinh khiết của nguyên liệu thô ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.

Trộn và tạo khuôn: Bột silicon và bột carbon được trộn theo một tỷ lệ nhất định, thường có tỷ lệ mol carbon{0}}to-silicon được kiểm soát ở khoảng 1:1. Bột hỗn hợp sau đó được ép thành thân màu xanh. Việc đúc khuôn có thể được thực hiện bằng phương pháp ép nguội hoặc ép nóng tùy theo yêu cầu của các quá trình tiếp theo.

Tổng hợp phản ứng ở nhiệt độ-cao: Thân màu xanh lá cây đúc trải qua quá trình tổng hợp phản ứng trong lò nung có nhiệt độ-cao, với nhiệt độ thường được kiểm soát trong khoảng 1600-2500 độ . Trong quá trình này, silicon và carbon phản ứng hóa học để tạo thành cacbua silic. Thời gian phản ứng thay đổi từ vài giờ đến hàng chục giờ, tùy thuộc vào loại lò và thông số quy trình.

Nghiền và phân loại: Các khối cacbua silic tổng hợp cần được nghiền và phân loại để thu được bột cacbua silic có kích thước hạt yêu cầu. Thiết bị nghiền thường bao gồm máy nghiền hàm hoặc máy nghiền bi, trong khi việc phân loại được thực hiện thông qua sàng hoặc phân loại bằng không khí.

Xử lý tinh chế: Để loại bỏ tạp chất có trong quá trình tổng hợp, bột cacbua silic cần rửa bằng axit hoặc tinh chế ở nhiệt độ-cao. Rửa bằng axit thường sử dụng axit clohydric hoặc axit hydrofluoric, trong khi quá trình tinh chế ở nhiệt độ-cao được thực hiện trong môi trường trơ ​​ở nhiệt độ trên 2000 độ .

Thiêu kết và cô đặc: Đối với các ứng dụng yêu cầu cacbua silic mật độ- cao, bột phải trải qua quá trình thiêu kết. Các phương pháp thiêu kết bao gồm thiêu kết không áp suất, ép nóng và ép đẳng tĩnh nóng. Nhiệt độ thiêu kết thường nằm trong khoảng 1800-2200 độ và việc bổ sung các chất hỗ trợ thiêu kết như boron hoặc nhôm có thể thúc đẩy quá trình cô đặc.

Xử lý và thử nghiệm: Phôi cacbua silic thiêu kết yêu cầu gia công (chẳng hạn như cắt, mài và đánh bóng) để đạt được các yêu cầu về độ chính xác bề mặt và kích thước cuối cùng. Sau khi xử lý, cần phải kiểm tra hiệu suất nghiêm ngặt, bao gồm mật độ, độ cứng, độ dẫn nhiệt và tính chất điện.