Procés de producció de carbur de silici

El carbur de silici (SiC) és un material semiconductor d'alt rendiment que s'utilitza àmpliament en electrònica de potència, optoelectrònica i dispositius de radiofreqüència a causa de les seves excel·lents característiques de -resistència a la temperatura, alta-tensió i alta-freqüència. El procés de producció de carbur de silici inclou principalment els següents passos:

Preparació de matèries primeres: les matèries primeres principals per a la producció de carbur de silici són la pols de silici d'alta{0}}puresa i la pols de carboni. Normalment, la puresa de la pols de silici ha de ser superior al 99,999%, mentre que per a la pols de carboni s'ha d'utilitzar grafit o coc de petroli d'alta puresa. La puresa de les matèries primeres afecta directament el rendiment del producte final.

Mescla i modelat: la pols de silici i la pols de carboni es barregen en una proporció determinada, normalment amb una proporció molar de carboni-a-silici controlada a aproximadament 1:1. A continuació, la pols barrejada es pressiona en un cos verd. L'emmotllament es pot fer per premsat en fred o premsat en calent, en funció dels requeriments dels processos posteriors.

Síntesi de reacció a -alta temperatura: el cos verd modelat se sotmet a una síntesi de reacció en un forn d'-alta temperatura, amb la temperatura normalment controlada entre 1600 i 2500 graus . Durant aquest procés, el silici i el carboni reaccionen químicament per formar carbur de silici. El temps de reacció varia des de diverses hores fins a desenes d'hores, depenent del tipus de forn i dels paràmetres del procés.

Trituració i classificació: els blocs de carbur de silici sintetitzats s'han de triturar i classificar per obtenir pols de carbur de silici de la mida de partícula requerida. Els equips de trituració solen incloure trituradores de mandíbules o molins de boles, mentre que la classificació s'aconsegueix mitjançant el tamisat o la classificació d'aire.

Tractament de purificació: per eliminar les impureses introduïdes durant la síntesi, la pols de carbur de silici requereix un rentat àcid o una purificació a -alta temperatura. El rentat àcid sol utilitzar àcid clorhídric o àcid fluorhídric, mentre que la purificació a alta -temperatura es porta a terme sota una atmosfera inert a temperatures superiors als 2000 graus.

Sinterització i densificació: per a aplicacions que requereixen carbur de silici d'{0}}alta densitat, la pols s'ha de sinteritzar. Els mètodes de sinterització inclouen la sinterització sense pressió, el premsat en calent i el premsat isostàtic en calent. Les temperatures de sinterització solen estar entre 1800 i 2200 graus, i l'addició d'ajudes de sinterització com el bor o l'alumini pot afavorir la densificació.

Processament i proves: el blanc de carbur de silici sinteritzat requereix mecanitzat (com ara tallar, rectificar i polir) per aconseguir els requisits de precisió dimensional i superficial finals. Després del processament, calen proves de rendiment rigoroses, que inclouen la densitat, la duresa, la conductivitat tèrmica i les propietats elèctriques.