Soo bandhigida sifooyinka gaarka ah iyo rajada codsiga ee microbudada silicon carbide ee cagaaran
Maanta, qaybta qalabka casriga ah ee casriga ah, microbude-ka silicon-ka cagaaran ayaa si tartiib tartiib ah u noqonaya diiradda diiradda bulshada cilmiga agabka iyadoo leh sifooyinkiisa gaarka ah ee jireed iyo kiimikadeed. Isku-dhafkan oo ka kooban curiyayaasha kaarboon iyo silicon ayaa muujiyay rajo ballaaran oo ku saabsan codsiyo badan oo warshadeed sababtoo ah qaab-dhismeedkiisa gaarka ah ee kiristaalka iyo waxqabadkiisa aadka u wanaagsan. Maqaalkani wuxuu si qoto dheer u sahamin doonaa sifooyinka gaarka ah ee microbude-ka silicon-ka cagaaran iyo kartidiisa ku aaddan isticmaalka qaybaha kala duwan.
1. Astaamaha aasaasiga ah ee microbudada carbide-ka silicon-ka cagaaran
Karbohaydraytka silikoonka cagaaran (SiC) waa walax aad u adag oo macmal ah waxayna ka tirsan tahay isku-xidhka isku-xidhka covalent. Qaab-dhismeedkeeda kiristaalka ah wuxuu soo bandhigayaa nidaam lix-geesood ah oo leh qaab dheeman u eg. Micropowder-ka silikoonka cagaaran ee carbide badanaa waxaa loola jeedaa badeecooyinka budada ah ee cabbirka walxaha ah ee u dhexeeya 0.1-100 microns, midabkiisuna wuxuu soo bandhigayaa midabyo kala duwan laga bilaabo cagaar khafiif ah ilaa cagaar madow sababtoo ah daahirnimo iyo wasakhnimo kala duwan.
Qaab-dhismeedka mikroskoobka, atamka silikoon kasta oo ku jira kiristaalka carbide-ka ee silikoonka cagaaran wuxuu sameeyaa isku-dubarid tetrahedral ah oo leh afar atam oo kaarboon ah. Qaab-dhismeedkan isku-xidhka covalent-ka ee xooggan wuxuu siinayaa walaxda adkeysi aad u sarreeya iyo xasillooni kiimiko. Waxaa xusid mudan in adkaanta Mohs ee carbide-ka silikoonka cagaaran ay gaarto 9.2-9.3, oo keliya marka loo eego dheemanka iyo nitride-ka boron-ka cubic, taasoo ka dhigaysa mid aan la beddeli karin marka loo eego abrasives-ka.
2. Sifooyinka gaarka ah ee microbudada carbide-ka silicon-ka cagaaran
1. Sifooyin farsamo oo heer sare ah
Astaamaha ugu caansan ee microbudada carbide-ka ee silicon-ka cagaaran waa adkaanteeda aadka u sarreysa. Adkaysigeeda Vickers wuxuu gaari karaa 2800-3300kg/mm², taasoo ka dhigaysa mid si fiican u shaqeysa marka la farsameynayo agabka adag. Isla mar ahaantaana, carbide-ka silicon-ka cagaaran wuxuu sidoo kale leeyahay xoog cadaadis wanaagsan wuxuuna wali ilaalin karaa xoog farsamo oo sarreeya heerkulka sare. Astaantan waxay suurtogal ka dhigaysaa in loo isticmaalo jawi aad u daran.
2. Sifooyin kuleyl oo aad u fiican
Qaboojinta kulaylka ee carbide-ka silikoonka cagaaran waa mid aad u sarreysa ilaa 120-200W/(m·K), taasoo ah 3-5 jeer ka badan birta caadiga ah. Qaboojinta kulaylka ee aadka u fiican waxay ka dhigaysaa walxo ku habboon kala-baxa kulaylka. Waxa xitaa ka sii yaab badan ayaa ah in isku-darka ballaarinta kulaylka ee carbide-ka silikoonka cagaaran uu yahay 4.0 × 10⁻⁶/℃ oo keliya, taasoo la macno ah inay leedahay xasillooni cabbireed oo aad u fiican marka heerkulku isbeddelo, mana soo saari doonto isbeddel muuqda oo ay ugu wacan tahay ballaarinta kulaylka iyo isku-soo-ururinta.
3. Xasillooni kiimiko oo heer sare ah
Marka laga eego sifooyinka kiimikada, carbide-ka silikoon ee cagaaran wuxuu muujiyaa firfircooni aad u xooggan. Waxay iska caabin kartaa daxalka asiidhyada, alkalis iyo xalalka milixda, waxayna sii ahaan kartaa mid deggan xitaa heerkulka sare. Tijaabooyinku waxay muujinayaan in carbide-ka silikoon ee cagaaran uu wali ilaalin karo xasillooni wanaagsan jawi oksaydheyn ah oo ka hooseeya 1000℃, taasoo ka dhigaysa mid suurtagal ah in muddo dheer loo isticmaalo deegaannada miridhku ka baxo.
4. Sifooyinka korontada gaarka ah
Karbohaydraytka silikoonka cagaaran waa walax semiconductor ah oo ballaaran oo leh ballaca bandgap oo ah 3.0eV, kaas oo aad uga weyn 1.1eV ee silikoon. Astaantan waxay u suurtagelinaysaa inay u adkaysato danabyada iyo heerkulka sare, waxayna leedahay faa'iidooyin gaar ah oo ku saabsan qalabka elektaroonigga ah ee awoodda leh. Intaa waxaa dheer, karbohaydraytka silikoonka cagaaran wuxuu sidoo kale leeyahay dhaqdhaqaaq elektaroonik ah oo sarreeya, taasoo suurtogal ka dhigaysa in la sameeyo aaladaha soo noqnoqda sare.
3. Habka diyaarinta ee microbudada carbide-ka silicon-ka cagaaran
Diyaarinta microbudada carbide-ka ee silicon-ka cagaaran waxay inta badan qaadataa habka Acheson. Habkani wuxuu isku daraa ciid quartz ah iyo kookaha batroolka qiyaas gaar ah wuxuuna ku kululeeyaa 2000-2500℃ foorno iska caabin ah si uu u falceliyo. Karbohaydraytka silicon-ka cagaaran ee xanniban ee ka dhasha falgalka wuxuu maraa habab sida burburinta, kala-soocidda, iyo qajaarka si ugu dambeyntii loo helo badeecooyinka microbudada ee cabbirrada kala duwan.
Sannadihii ugu dambeeyay, iyadoo la horumarinayo tiknoolajiyadda, habab cusub oo diyaarin ah ayaa soo baxay. Kaydinta uumiga kiimikada (CVD) waxay diyaarin kartaa budada carbide-ka cagaaran ee silicon-ka nano-scale oo saafi ah; habka sol-gel-ka ayaa si sax ah u xakamayn kara cabbirka walxaha iyo qaab-dhismeedka budada; habka plasma-ga wuxuu gaari karaa wax soo saar joogto ah wuxuuna hagaajin karaa hufnaanta wax soo saarka. Hawshani cusub waxay bixiyaan fursado badan oo loogu talagalay hagaajinta waxqabadka iyo ballaarinta codsiga microbudada carbide-ka silicon-ka cagaaran.
4. Meelaha ugu muhiimsan ee loo isticmaalo microbudada silicon-ka cagaaran ee carbide-ka
1. Shiidi sax ah iyo nadiifin
Maadaama uu yahay mid aad u adag, microbude-ka silikoon-ka cagaaran ayaa si weyn loogu isticmaalaa habaynta saxda ah ee carbide-ka sibidhka ah, dhoobada, galaaska iyo agabyada kale. Warshadaha semiconductor-ka, budada silikoon-ka cagaaran ee saafiga ah ayaa loo isticmaalaa in lagu nadiifiyo wafer-ka silikoon, waxqabadkeeda jaristana wuu ka fiican yahay kan abrasives-ka dhaqameed ee alumina. Dhinaca habaynta qaybaha indhaha, budada silikoon-ka cagaaran waxay gaari kartaa qallafsanaanta dusha sare ee nano-miisaanka waxayna buuxin kartaa shuruudaha habaynta ee qaybaha indhaha ee saxsan.
2. Agabyada dhoobada ee horumarsan
Budada carbide-ka ee silikoon cagaaran waa walxo muhiim u ah diyaarinta dhoobada waxqabadka sare leh. Dhoobada dhismaha ee leh sifooyin farsamo oo heer sare ah iyo xasillooni kuleyl waxaa lagu samayn karaa iyada oo loo marayo hababka sintering kulul ama sintering falcelinta. Noocan walxaha dhoobada ah waxaa si weyn loogu isticmaalaa qaybaha muhiimka ah sida shaabadaynta farsamada, sintering-ka, iyo af-xidhka, gaar ahaan xaaladaha shaqada ee adag sida heerkulka sare iyo daxalka.
3. Qalabka elektarooniga iyo semiconductor-ka
Dhinaca elektaroonigga, budada carbide-ka ee silicon-ka cagaaran ayaa loo isticmaalaa in lagu diyaariyo agabka semiconductor-ka ee ballaaran. Aaladaha korontada ku shaqeeya ee ku salaysan carbide-ka silicon-ka cagaaran waxay leeyihiin astaamo shaqo oo heer sare ah, danab sare leh, iyo heerkul sare leh, waxayna muujiyaan awood weyn oo ku jirta gawaarida tamarta cusub, shabakadaha casriga ah iyo meelaha kale. Daraasaduhu waxay muujiyeen in aaladaha korontada ku shaqeeya ee silicon-ka cagaaran ay yareyn karaan luminta tamarta in ka badan 50% marka la barbar dhigo aaladaha dhaqameed ee ku salaysan silicon-ka.
4. Xoojinta isku-dhafka ah
Ku darista budada carbide-ka ee silicon-ka cagaaran oo ah marxalad xoojin ah oo loogu talagalay matrix bir ah ama polymer ah waxay si weyn u wanaajin kartaa xoogga, adkaanta iyo iska caabbinta xirashada walxaha isku dhafan. Goobta hawada sare, isku-darka carbide-ka silicon-ka ee ku salaysan aluminium-ka ayaa loo isticmaalaa in lagu soo saaro qaybo qaab-dhismeed oo fudud oo xoog badan; warshadaha baabuurta, bareegyada la xoojiyay ee silicon-ka carbide waxay muujiyaan iska caabbin heerkul sare oo aad u fiican.
5. Qalabka iyo dahaarka caabbinta
Iyada oo la adeegsanayo xasilloonida heerkulka sare ee carbide-ka cagaaran ee silicon, agabyada adkeysiga sare leh ayaa la diyaarin karaa. Warshadaha wax-soo-saarka birta, lebenka adkeysiga silicon carbide waxaa si weyn loogu isticmaalaa qalabka heerkulka sare leh sida foornooyinka qaraxa iyo kuwa wax beddela. Intaa waxaa dheer, dahaarka carbide-ka silicon wuxuu bixin karaa ilaalin aad u wanaagsan oo ku saabsan xirashada iyo daxalka agabka salka, waxaana loo isticmaalaa qalabka kiimikada, daabyada turbine-ka iyo meelaha kale.