Pó de carboneto de silício de grau eletrônico

Como o material central dos semicondutores de terceira geração,carboneto de silício (sic)está desempenhando um papel cada vez mais importante em campos de alta tecnologia, como novos veículos energéticos, armazenamento de energia fotovoltaica e comunicações 5G devido às suas excelentes propriedades físicas. At present, the synthesis of electronic-grade silicon carbide powder mainly relies on the improved self-propagating high-temperature synthesis method (combustion synthesis method). Este método atinge a síntese eficiente do carboneto de silício através da reação de combustão do pó Si e do pó C combinado com uma fonte de calor externa (como aquecimento da bobina de indução).

Principais parâmetros de processo que afetam a qualidade deSic pó

1. Influência da proporção C/SI:

  A eficiência da síntese de pó SiC está intimamente ligada à proporção de silício/carbono (Si/C). Geralmente, uma relação C/Si de 1: 1 ajuda a evitar combustão incompleta, garantindo uma maior taxa de conversão. Embora um leve desvio dessa proporção possa aumentar inicialmente a taxa de conversão da reação de combustão, excedendo uma proporção C/Si de 1,1: 1 pode levar a problemas. O excesso de carbono pode ficar preso nas partículas do SiC, dificultando a remoção e afetando a pureza do material.

2. Influência da temperatura da reação:

  A temperatura da reação influencia significativamente a composição de fases e a pureza do pó da SIC:

  -A temperaturas ≤ 1800 ° C, é produzido principalmente 3C-SiC (β-SIC).

  -Por volta de 1800 ° C, o β-SIC começa a se transformar gradualmente em α-SIC.

  - Em temperaturas ≥ 2000 ° C, o material é quase completamente convertido em α-SIC, o que aumenta sua estabilidade.

3.Effecto da pressão da reação

A pressão da reação afeta a distribuição do tamanho das partículas e a morfologia do pó SiC. Maior pressão de reação ajuda a controlar o tamanho das partículas e melhorar a dispersão e a uniformidade do pó.

4.Effecto do tempo de reação

O tempo de reação afeta a estrutura de fase e o tamanho do grão do pó SiC: em condições de alta temperatura (como 2000 ℃), a estrutura de fase do SiC mudará gradualmente de 3C-SiC para 6H-SIC; Quando o tempo de reação é prolongado, 15R-SIC pode até ser gerado; Além disso, o tratamento de alta temperatura a longo prazo intensificará a sublimação e o rebrota das partículas, fazendo com que pequenas partículas se agreguem gradualmente para formar partículas grandes.

Métodos de preparação para pó SiC

A preparação deSilicon Carbide (sic) em pópode ser categorizado em três métodos principais: fase sólida, fase líquida e fase gasosa, além do método de síntese de combustão.

1. Método de fase sólida: redução térmica de carbono

  - Matérias -primas: dióxido de silício (SiO₂) como fonte de silício e preto de carbono como fonte de carbono.

  - Processo: Os dois materiais são misturados em proporções precisas e aquecidas a altas temperaturas, onde reagem para produzir pó SiC.

  -Vantagens: Este método é bem estabelecido e adequado para a produção em larga escala.

  - Desvantagens: controlar a pureza do pó resultante pode ser um desafio.

2. Método da fase líquida: Método gel-sol

  - Princípio: Este método envolve dissolver sais de álcool ou sais inorgânicos para criar uma solução uniforme. Através de reações de hidrólise e polimerização, é formado um sol, que é então seco e tratado pelo calor para obter pó de sic.

  - Vantagens: esse processo gera pó de SiC ultrafina com um tamanho uniforme de partícula.

  - Desvantagens: é mais complexo e incorre em custos de produção mais altos.

3. Método da fase gasosa: deposição de vapor químico (CVD)

  - Matérias -primas: precursores gasosos como Silano (SIH₄) e tetracloreto de carbono (CCL₄).

  - Processo: os gases precursores difundem e passam por reações químicas em uma câmara fechada, resultando na deposição e formação do SiC.

  - Vantagens: o pó SiC produzido por esse método é de alta pureza e é adequado para aplicações de semicondutores de ponta.

  - Desvantagens: o equipamento é caro e o processo de produção é complexo.

Esses métodos oferecem várias vantagens e desvantagens, tornando -as adequadas para diferentes aplicações e escalas de produção.

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