Minħabba li t-trab tas-SiC għandu rwol importanti fit-tkabbir ta 'kristall wieħed, f'dawn l-aħħar snin, il-preparazzjoni ta' trab SiC ta 'purità għolja-gradwalment saret hotspot ta' riċerka fil-qasam tat-tkabbir tal-kristall wieħed tas-SiC.
Hemm prinċipalment tliet metodi għas-sintetizzazzjoni tat-trab tas-SiC: l-ewwel huwa l-metodu ta 'fażi solida-, li prinċipalment jinkludi l-metodu ta' tnaqqis karbotermali, metodu ta 'liga mekkanika, u metodu ta' sinteżi ta '-temperatura għolja li jippropaga awto-; it-tieni huwa l-metodu tal-fażi likwida-, li l-aktar rappreżentattivi tiegħu huma l-metodu tal--ġell u l-metodu tal-piroliżi tal-polimeru; u t-tielet huwa l-metodu tal-fażi tal-gass, li l-aktar rappreżentattivi minnhom huma d-depożizzjoni tal-fwar kimiku (CVD) u l-metodu tal-plażma.
Solidu-Metodu tal-Fażi
Metodu ta 'Tnaqqis Karbotermali
Il-metodu ta 'tnaqqis karbotermali normalment juża trab tas-silika bħala s-sors tas-silikon u l-iswed tal-karbonju u l-kokk tal-pitrolju bħala s-sors tal-karbonju. Is-sors tal-karbonju u s-sors tas-silikon jitħalltu b'mod uniformi f'ċertu proporzjon u mbagħad imsaħħna, u wara li jżommu f'ċerta temperatura għal perjodu ta 'żmien, jiġi ffurmat trab tal-karbur tas-silikon. Minħabba l-proċess sempliċi tiegħu u l-ispiża baxxa tal-materja prima, bħalissa huwa l-aktar metodu użat komunement għall-produzzjoni industrijali tal-karbur tas-silikon.
Fil-preżent, il-preparazzjoni tat-trab SiC bil-metodu ta 'tnaqqis karbotermali tradizzjonali għadha tbati minn problemi bħal purità baxxa tat-trab, kontenut għoli ta' impurità, konsum għoli ta 'enerġija, u finezza insuffiċjenti tat-trab. Madankollu, dan il-metodu għandu vantaġġi bħal materja prima rħisa, tħaddim sempliċi, u teknoloġija matura, għalhekk xorta jżomm pożizzjoni dominanti fil-preparazzjoni ta 'karbur tas-silikon ta'-kwalità baxxa.
Metodu ta 'Liga Mekkanika
Il-preparazzjoni tat-trab tal-karbur tas-silikon permezz ta 'liga mekkanika normalment tuża l-enerġija ġġenerata minn tħin tal-ballun ta' -enerġija għolja biex tippromwovi ħabta u diffużjoni reċiproka bejn ir-reaġenti u tifforma l-prodott mixtieq. Matul il-proċess tat-tħin tal-ballun, taħt l-impatt u l-kompressjoni lokali estremament għolja ġġenerati mir-rotazzjoni ta '-veloċità għolja ta' blalen tat-tħin tal--enerġija għolja, uċuħ ta 'partiċelli li għadhom kif ġew esposti jingħaqdu ma' xulxin. It-tħin tal-ballun ta'-enerġija għolja jikkawża li l-partiċelli jiġġeneraw numru kbir ta' difetti. Immexxi minn enerġija ħielsa, l-atomi bejn l-uċuħ tal-partiċelli jinfirxu f'xulxin, u b'hekk jiffurmaw fażi ġdida.
Il-metodu ta 'liga mekkanika għandu vantaġġi bħal teknoloġija ta' produzzjoni sempliċi, spiża baxxa, u l-abbiltà li tinkiseb produzzjoni tal-massa ta 'trab tal-karbur tas-silikon. Madankollu, minħabba li s-sintesi tat-trab tas-SiC permezz ta 'liga mekkanika tinkiseb permezz ta' mozzjoni ta 'ħabta każwali, il-partiċelli tal-prodott normalment ikollhom distribuzzjoni wiesgħa tad-daqs tal-partiċelli, u t-teknoloġija tal-klassifikazzjoni għadha meħtieġa biex tiskrinja l-materjal. Fl-istess ħin, matul il-proċess tat-tħin tal-ballun, l-impuritajiet mill-midja tat-tħin u l-vażetti tat-tħin huma introdotti faċilment, u minħabba li t-trab tal-materja prima ġeneralment jirreaġixxi permezz ta 'wiċċ-għal-reazzjonijiet tal-wiċċ, x'aktarx li sseħħ reazzjoni mhux kompluta. Fil-qosor, il-liga mekkanika mhix metodu ideali għas-sintetizzazzjoni ta' trab SiC ta' purità għolja-.
Awto-Metodu ta' Sinteżi ta'-Temperatura Għolja ta' Propagazzjoni
Il-metodu ta' sinteżi ta' temperatura-għolja li tippropaga awto-jappartjeni għall-metodu ta' sinteżi ta'-fażi solida. F'dan il-metodu, taħt il-kondizzjoni ta 'sors ta' tisħin estern, attivaturi huma miżjuda sabiex ir-reazzjoni kimika tar-reaġenti tipproċedi b'mod spontanju u kontinwu. Madankollu, iż-żieda ta 'attivaturi inevitabbilment tintroduċi impuritajiet oħra. Sabiex tiġi żgurata l-purità tal-prodott, ir-riċerkaturi jagħżlu li jżidu t-temperatura tar-reazzjoni u jkomplu jsaħħnu biex iżommu r-reazzjoni. Dan il-metodu jissejjaħ il-metodu ta' sinteżi ta' temperatura-għolja tal-propagazzjoni awto-mtejba.
Il-metodu mtejjeb ta' sinteżi ta' temperatura għolja-propagante awto-propagando għandu proċess ta' preparazzjoni sempliċi u effiċjenza għolja ta' sinteżi, u huwa użat ħafna fl-industrija biex jipproduċi trab SiC ta'-purità għolja. Dan il-metodu juża sorsi ta 'Si solidu u sorsi C bħala materja prima, u jġiegħelhom jirreaġixxu kontinwament f'temperatura għolja ta' 1400-2000 grad C, u finalment jikseb trab SiC ta 'purità-għoli. Fil-preżent, il-fokus tar-riċerka tal-metodu ta 'sinteżi mtejba awto-propaganti għall-preparazzjoni tat-trab tas-SiC huwa kif jitnaqqas il-kontenut tal-element N fit-trab tas-SiC.
Likwidu-Metodu tal-Fażi
Metodu -Ġel Sol
Fil-preżent, fost metodi ta' fażi likwida-, il-metodu sol-ġel biss jista' jissintetizza trab SiC ta'-purità għolja. Il-proċess ta 'preparazzjoni tiegħu huwa li jdub imluħa jew alkossidi inorganiċi f'solvent (ilma jew alkoħol) biex jifforma soluzzjoni uniformi, u jikseb sol uniformi, li mbagħad jiġi kkonvertit f'ġel permezz ta' tnixxif jew deidrazzjoni, u mbagħad soġġett għal trattament bis-sħana biex jikseb it-trab ultrafin meħtieġ.
Trab tal-karbur tas-silikon sintetizzat bil-metodu sol-ġell intuża għall-ewwel darba għas-sinterizzazzjoni taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon. Bit-titjib kontinwu tal-proċess, il-purità tat-trab sintetizzat kompliet tiżdied ukoll. Fil-preżent, trab tas-SiC ippreparat bil-metodu sol-ġell jista 'diġà jintuża għat-tkabbir ta' kristall wieħed. Il-metodu sol-ġell jista 'jħejji trab SiC ta' purità għolja-ultrafin, iżda l-ispiża tal-preparazzjoni hija relattivament għolja u l-proċess ta 'sintesi huwa kumpless, għalhekk mhuwiex adattat għall-produzzjoni industrijali.
Metodu tal-piroliżi tal-polimeru
Il-metodu tal-piroliżi tal-polimeru prinċipalment jipproduċi trab tas-SiC billi jiddekomponi polimeri organiċi f'temperatura għolja. Dan il-metodu ta 'sintesi huwa prinċipalment maqsum f'żewġ kategoriji: wieħed qed isaħħan prekursur biex jgħaddi minn reazzjoni ta' dekompożizzjoni u jirrilaxxa monomeri żgħar, li jiffurmaw SiO2 u C, u mbagħad jipprepara trab SiC permezz ta 'reazzjoni ta' tnaqqis karbotermali; l-ieħor qed isaħħan prekursur biex jirrilaxxa skeletru Si-C monomeru, u fl-aħħar mill-aħħar jifforma trab tas-SiC. Kien hemm ħafna studji relatati dwar il-metodu tal-piroliżi tal-polimeru fis-snin 90, iżda f'dawn l-aħħar snin ftit riċerkaturi rilevanti semmewha, prinċipalment minħabba r-rata baxxa ta 'konverżjoni tal-prodott tagħha, spiża għolja ħafna tal-materja prima, u tniġġis relattivament kbir.
Gass-Metodu tal-Fażi
Metodu ta' Depożizzjoni Kimika tal-Fwar (CVD)
Il-metodu CVD jikseb trab Si ultrafin, ta'-purità għolja permezz tar-reazzjoni ta'-temperatura għolja tal-gassijiet. Is-sors Si ġeneralment jintgħażel minn SiH4 u SiCl4, eċċ., u s-sors C ġeneralment jintgħażel minn CH4, C2H2, u CCl4, eċċ., Filwaqt li gassijiet bħal (CH3) 2SiCl2 u Si (CH3)4 jistgħu jipprovdu kemm is-sors Si kif ukoll is-sors C fl-istess ħin. Il-purità ta 'dawn il-gassijiet hija 'l fuq minn 99.9999%.
Fil-preżent, il-metodu CVD juża l-aktar sorsi ta 'gass organiku bħala materja prima. Dan il-metodu jeħtieġ kontroll preċiż tar-rata tal-fluss tad-dħul tat-tagħmir, u għandu rekwiżiti estremament għoljin għall-purità tas-sorsi tal-gass ta 'sinteżi u partijiet interni tal-grafita. Fl-istess ħin, minħabba li hemm ħafna mill--prodotti tar-reazzjoni kimika, gassijiet korrużivi u tossiċi bħal kloruri huma prodotti faċilment, li jqiegħdu talbiet għoljin fuq l-operaturi u t-tagħmir, u għalhekk l-ispejjeż tal-produzzjoni jibqgħu għoljin ukoll. Barra minn hekk, it-trab sintetizzat b'dan il-metodu huwa trab ultrafin nanoskala, li mhuwiex faċli li jinġabar. Ukoll, minħabba l-limitazzjonijiet tad-depożizzjoni tal-fwar kimiku nnifisha, ir-rata ta 'sintesi hija relattivament bil-mod, u fil-preżent ma tistax tikseb produzzjoni fuq skala kbira-ta' trab SiC ta 'purità għolja-.
Metodu tal-Plasma
Il-metodu tal-plażma huwa li tgħaddi gassijiet ta' reazzjoni f'kontenitur tal-plażma eċċitati minn sors ta' enerġija ta'-frekwenza tar-radju. Il-gassijiet jirreaġixxu ma' xulxin taħt ħabtiet ma' elettroni ta'-veloċità għolja, u finalment jiksbu trab SiC ta'-purità għolja. Is-sorsi tal-gass użati fil-metodu tal-plażma huma l-istess bħal dawk fil-metodu CVD, u l-purità tal-gass hija wkoll ogħla minn 99.9999%.
Il-metodu tal-plażma jista 'sintetizza trab SiC ta' purità għolja-, u d-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tat-trab hija uniformi, mingħajr problemi ta 'tniġġis. Madankollu, id-daqs tal-partiċelli tat-trab sintetizzat huwa żgħir wisq biex jissodisfa r-rekwiżiti tat-tkabbir tal-kristall wieħed, u huwa meħtieġ aktar ipproċessar qabel ma jkun jista 'jintuża għat-tkabbir tal-kristall. Barra minn hekk, it-tagħmir għandu ħajja qasira ta 'servizz u spiża għolja.