Seramik nitrure Silisyòm (Si₃N₄), kòm seramik estriktirèl avanse, posede pwopriyete ekselan tankou rezistans tanperati ki wo, segondè fòs, segondè severite, segondè dite, rezistans ranpe, rezistans oksidasyon, ak rezistans mete. Anplis de sa, yo ofri bon rezistans chòk tèmik, pwopriyete dyelèktrik, segondè konduktiviti tèmik, ak ekselan pèfòmans transmisyon vag elektwomayetik wo-frekans. Pwopriyete konplè eksepsyonèl sa yo fè yo lajman itilize nan konpozan estriktirèl konplèks, espesyalman nan ayewospasyal ak lòt jaden gwo teknoloji.
Sepandan, Si₃N₄, ke yo te yon konpoze ak lyezon kovalan fò, gen yon estrikti ki estab ki fè SINTERING nan gwo dansite difisil atravè difizyon nan eta solid pou kont li. Pou ankouraje sintering, sintering èd, tankou oksid metal (MgO, CaO, Al₂O₃) ak oksid latè ra (Yb₂O₃, Y₂O₃, Lu₂O₃, CeO₂), yo ajoute pou fasilite dansifikasyon atravè yon mekanis likid-faz.
Kounye a, teknoloji aparèy semi-conducteur mondyal ap avanse nan direksyon pi wo vòltaj, pi gwo kouran, ak pi gwo dansite pouvwa. Rechèch sou metòd pou fabrike seramik Si₃N₄ anpil. Atik sa a prezante pwosesis SINTERING ki efektivman amelyore dansite ak pwopriyete mekanik konplè nan seramik nitrure Silisyòm.
Metòd SINTERING komen pou Seramik Si₃N₄
Konparezon pèfòmans pou Seramik Si₃N₄ ki prepare pa diferan metòd SINTERING
1. Sintering reyaktif (RS):Sintering reyaktif se premye metòd ki itilize pou prepare endistriyèl Si₃N₄ seramik yo. Li se senp, pri-efikas, epi li kapab fòme fòm konplèks. Sepandan, li gen yon sik pwodiksyon long, ki pa fezab nan pwodiksyon endistriyèl-echèl.
2. Sintering san presyon (PLS):Sa a se pwosesis SINTERING ki pi fondamantal ak senp. Sepandan, li mande Si₃N₄ matyè premyè kalite siperyè e souvan rezilta nan seramik ki gen pi ba dansite, kontraksyon enpòtan, ak yon tandans krak oswa defòme.
3. Sintering cho-laprès (HP):Aplikasyon an nan presyon mekanik uniaxial ogmante fòs la kondwi pou SINTERING, sa ki pèmèt seramik dans yo dwe pwodwi nan tanperati 100-200 ° C pi ba pase sa yo itilize nan SINTERING san presyon. Metòd sa a anjeneral itilize pou fabrike seramik ki gen fòm blòk relativman senp men li difisil pou satisfè kondisyon epesè ak fòm pou materyèl substra.
4. Spark Plasma Sintering (SPS):SPS karakterize pa sintering rapid, rafineman grenn jaden, ak tanperati sintering redwi. Sepandan, SPS mande pou envestisman enpòtan nan ekipman, ak preparasyon an nan segondè konduktiviti tèmik seramik Si₃N₄ atravè SPS se toujou nan etap nan eksperimantal epi li poko te endistriyalize.
5. Sintering gaz-Presyon (GPS):Lè w aplike presyon gaz, metòd sa a anpeche dekonpozisyon seramik ak pèdi pwa nan tanperati ki wo. Li pi fasil pou pwodui seramik ki gen gwo dansite epi li pèmèt pwodiksyon pakèt. Sepandan, yon sèl-etap gaz-presyon SINTERING pwosesis lite yo pwodwi konpozan estriktirèl ak inifòm koulè entèn ak ekstèn ak estrikti. Sèvi ak yon pwosesis sintering de-etap oswa milti-etap ka siyifikativman diminye kontni oksijèn entègranulèr, amelyore konduktiviti tèmik, ak amelyore pwopriyete an jeneral.
Sepandan, tanperati a wo SINTERING nan de-etap gaz-presyon SINTERING te mennen rechèch anvan yo konsantre sitou sou prepare Si₃N₄ substrats seramik ak konduktiviti segondè tèmik ak fòs koube chanm-tanperati. Rechèch sou seramik Si₃N₄ ak pwopriyete mekanik konplè ak pwopriyete mekanik wo-tanperati relativman limite.
Metòd Sintering de-etap presyon gaz pou Si₃N₄
Yang Zhou ak kòlèg nan Chongqing University of Technology te itilize yon sistèm èd sintering nan 5 wt.% Yb₂O₃ + 5 wt.% Al₂O₃ pou prepare Si₃N₄ seramik lè l sèvi avèk tou de yon sèl etap ak de-etap gaz-presyon SINTERING pwosesis nan 1800 ° C. Seramik Si₃N₄ ki te pwodwi pa pwosesis sintering de etap la te gen pi wo dansite ak pi bon pwopriyete mekanik konplè. Sa ki anba la a rezime efè pwosesis sintering gaz-presyon yon sèl etap ak de etap sou mikrostruktur ak pwopriyete mekanik konpozan seramik Si₃N₄.
Dansite Pwosesis dansite Si₃N₄ tipikman enplike twa etap, ak sipèpoze ant etap yo. Premye etap la, reranje patikil, ak dezyèm etap la, disolisyon-presipitasyon, se etap ki pi kritik pou dans. Tan reyaksyon ase nan etap sa yo amelyore siyifikativman dansite echantiyon. Lè tanperati a pre-sintering pou pwosesis la de-etap sintering mete nan 1600 ° C, grenn β-Si₃N₄ fòme yon fondasyon epi kreye porositë fèmen. Apre pre-sintering, plis chofaj anba tanperati ki wo ak presyon nitwojèn ankouraje likid-faz koule ak ranpli, ki ede elimine porositë fèmen, plis amelyore dansite nan seramik Si₃N₄. Se poutèt sa, echantiyon yo te pwodwi pa pwosesis la de-etap sintering montre pi wo dansite ak dansite relatif pase sa yo ki te pwodwi pa sintering yon sèl-etap.
Faz ak Mikwostrikti Pandan sintering yon sèl etap, tan ki disponib pou reranje patikil ak difizyon fwontyè grenn yo limite. Nan pwosesis sintering de etap la, premye etap la fèt nan tanperati ki ba ak presyon gaz ki ba, ki pwolonje tan an reyajman patikil ak rezilta nan pi gwo grenn. Lè sa a, tanperati a ogmante nan etap nan tanperati ki wo, kote grenn yo kontinye grandi nan pwosesis la matrité Ostwald, ki bay gwo dansite Si₃N₄ seramik.
Pwopriyete mekanik ralantisman faz entègranulè a nan tanperati ki wo se rezon prensipal pou fòs redwi. Nan yon sèl-etap SINTERING, kwasans nòmal grenn jaden kreye ti porositë ant grenn yo, ki anpeche amelyorasyon siyifikatif nan fòs segondè-tanperati. Sepandan, nan pwosesis sintering de etap la, faz vè a, inifòm distribye nan fwontyè grenn jaden yo, ak grenn ki menm gwosè ak amelyore fòs entègranulèr, sa ki lakòz pi wo fòs koube wo-tanperati.
An konklizyon, kenbe pwolonje pandan sintering yon sèl etap ka efektivman diminye porosite entèn ak reyalize inifòm koulè entèn ak estrikti men li ka mennen nan kwasans grenn nòmal, ki degrade sèten pwopriyete mekanik. Lè w anplwaye yon pwosesis sintering de etap-lè l sèvi avèk ba-tanperati pre-sintering pou yon ekstansyon pou tan reranje patikil ak kenbe tanperati ki wo pou ankouraje kwasans inifòm grenn jaden-yon seramik Si₃N₄ ak dansite relatif 98.25%, mikwostrikti inifòm, ak ekselan pwopriyete mekanik konplè. ka prepare avèk siksè.
| Non | Substra | Konpozisyon kouch epitaksi | Pwosesis epitaksyal | Epitaxial mwayen |
| Silisyòm homoepitaxial | Si | Si | Epitaksi Faz Vapè (VPE) | SiCl4+H2 |
| Silisyòm heteroepitaxial | Safi oswa spinèl | Si | Epitaksi Faz Vapè (VPE) | SiH₄+H₂ |
| GaAs omoepitaxial | GaAs | GaAs GaAs | Epitaksi Faz Vapè (VPE) | AsCl₃+Ga+H₂ (Ar) |
| GaAs | GaAs GaAs | Epitaksi gwo bout bwa molekilè (MBE) | Ga+As | |
| GaAs heteroepitaxial | GaAs GaAs | GaAlAs/GaAs/GaAlAs | Epitaksi faz likid (LPE) Faz vapè (VPE) | Ga+Al+CaAs+ H2 Ga+AsH3+PH3+CHl+H2 |
| GaP omoepitaxial | GaP | GaP(GaP;N) | Epitaksi faz likid (LPE) Epitaksi faz likid (LPE) | Ga+GaP+H2+(NH3) Ga+GaAs+GaP+NH3 |
| Superlattice | GaAs | GaAlAs/GaAs (sik) | Epitaksi gwo bout bwa molekilè (MBE) MOCVD | Ca,As,Al GaR₃+AlR3+AsH3+H2 |
| InP omoepitaxial | InP | InP | Epitaksi Faz Vapè (VPE) Epitaksi faz likid (LPE) | PCl3+In+H2 Nan+InAs+GaAs+InP+H₂ |
| Si/GaAs Epitaksi | Si | GaAs | Epitaksi gwo bout bwa molekilè (MBE) MOGVD | Ga、As GaR₃+AsH₃+H₂ |
Tan poste: Dec-24-2024