碳化硅原理是什么

　　碳化硅原理是什么

　　碳化硅，是一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。 中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm。

　　碳化硅也可以通过使用金刚石线锯或激光切割单晶制成晶片。碳化硅是用于电力电子的有用半导体。

　　碳化硅的用途编辑磨料和切削工具

　　在艺术领域，由于材料的耐用性和低成本，碳化硅是现代宝石中流行的磨料。在制造中，它的硬度用于磨削、珩磨、水射流切割和喷砂等研磨加工工艺。碳化硅颗粒被层压到纸上，形成砂纸和滑板上的握带。

　　1982年，发现了一种由氧化铝和碳化硅晶须组成的异常坚固的复合材料。将这种实验室生产的复合材料开发成商业产品仅用了三年时间。1985年，xxx个由这种氧化铝和碳化硅晶须增强复合材料制成的商用切削工具被推向市场。

　　改进的Lely工艺涉及在石墨坩埚中进行感应加热，产生更大的单晶，直径为4英寸（10厘米），与传统的Lely工艺相比，其截面大81倍。

　　立方碳化硅通常通过更昂贵的硅烷、氢气和氮气的化学气相沉积(CVD)工艺来生长。可以采用气相和液相方法生长同质外延和异质外延SiC层。

　　为了形成复杂形状的SiC，可以使用陶瓷前体聚合物作为前体，在1000-1100°C的温度范围内通过热解形成陶瓷产品。以这种方式获得碳化硅的前体材料包括聚碳硅烷、聚（甲基硅烷）和聚硅氮烷。通过预陶瓷聚合物的热解获得的碳化硅材料被称为聚合物衍生陶瓷或PDC。预陶瓷聚合物的热解通常在惰性气氛下进行在相对较低的温度下。相对于CVD工艺，热解方法是有利的，因为聚合物可以在热化成陶瓷之前形成各种形状。

　　碳化硅的电子应用，例如早期无线电中的发光二极管(LED)和检测器，于1907年左右首次展示。SiC用于在高温或高压或两者兼有的情况下工作的半导体电子设备。

　　碳化硅的生产编辑由于天然莫桑石极为稀少，大多数碳化硅是合成的。碳化硅用作磨料，以及宝石级的半导体和金刚石模拟物。制造碳化硅的最简单工艺是在1,600°C(2,910°F)和2,500°C(4,530°F)之间的高温下，在Acheson石墨电阻炉中将硅砂和碳结合。通过加热来自有机材料的过量碳，植物材料（例如稻壳）中的细SiO2颗粒可以转化为SiC。硅灰是生产硅金属和硅铁合金的副产品，也可以通过在1,500°C(2,730°F)下与石墨一起加热来转化为SiC。

　　艾奇逊炉中形成的材料的纯度根据其与石墨电阻热源的距离而变化。无色、淡黄色和绿色晶体的纯度最高，最接近电阻器。距离电阻越远，颜色变为蓝色和黑色，这些较暗的晶体纯度较低。氮和铝是常见的杂质，它们会影响SiC的导电性。

　　纯碳化硅可以通过Lely工艺在氩气环境中升华成硅、碳、二碳化硅(SiC2)和碳化二硅(Si2C)的高温物质在2500°C下重新沉积成片状单晶，尺寸可达2×2cm，在稍冷的基板上。这个过程产生了高质量的单晶，主要是6H-SiC相（因为高生长温度）。

　　碳化硅，是一种含有硅和碳的半导体。它是自然界中极为稀有的矿物莫桑石。合成SiC粉末自1893年以来已大量生产，用作磨料。碳化硅颗粒可以通过烧结结合在一起形成非常坚硬的陶瓷广泛用于要求高耐久性的应用，如汽车刹车、汽车离合器和防弹背心中的陶瓷板。大的碳化硅单晶可以通过Lely方法生长，它们可以被切割成称为合成莫桑石的宝石。

　　在加工碳化硅过程中，需要通过水洗来进一步除去碳化硅中的部分石墨，从而进一步提高碳化硅的整体含量，使碳化硅颗粒、碳化硅砂晶莹洁亮、呈现半金属光泽。

　　碳化硅水洗的原理是在于碳化硅颗粒与炉芯体石墨相比，碳化硅颗粒密度大（碳化硅砂的密度通常为3.18--3.22%，而石墨的密度2.20--2.25g/m）。粒度粗的碳化硅，从被水润湿，所以沉于水底，而石墨、粉尘等在水流的作用下易于悬浮而被冲走。如果引入气泡、浮选剂，还可以加速这一分离的过程。