Silizio karburoa (SiC) konposatu bikaina da, erdieroaleen industrian eta zeramikazko produktu aurreratuetan aurki daitekeena. Honek askotan nahasmena sortzen du jende arruntaren artean, produktu mota berarekin nahas baitezakete. Egia esan, konposizio kimiko bera partekatzen duten arren, SiC higadurarekiko erresistenteak diren zeramika aurreratu edo eraginkortasun handiko erdieroale gisa agertzen da, aplikazio industrialetan rol guztiz desberdinak betetzen dituztela. Zeramikazko eta erdieroale mailako SiC materialen artean alde nabarmenak daude kristal-egitura, fabrikazio-prozesu, errendimendu-ezaugarri eta aplikazio-eremuei dagokienez.
- Lehengaien Purutasun Eskakizun Dibergenteak
Zeramikazko SiC-ak hauts-lehengaiari dagokionez, purutasun-eskakizun nahiko leunak ditu. Normalean, % 90-% 98ko purutasuna duten merkataritza-mailako produktuek aplikazio-behar gehienak ase ditzakete, nahiz eta errendimendu handiko egitura-zeramikoek % 98-% 99,5eko purutasuna behar izan dezaketen (adibidez, erreakzio bidezko lotura duen SiC-ak silizio librearen edukia kontrolatua behar du). Zenbait ezpurutasun onartzen ditu eta batzuetan nahita sartzen ditu sinterizazio-laguntzaileak, hala nola aluminio oxidoa (Al₂O₃) edo itrio oxidoa (Y₂O₃), sinterizazio-errendimendua hobetzeko, sinterizazio-tenperaturak jaisteko eta azken produktuaren dentsitatea handitzeko.
Erdieroale mailako SiC-k ia purutasun maila perfektuak eskatzen ditu. Substratu mailako kristal bakarreko SiC-k % 99,9999 (6N) ≥ purutasuna behar du, goi-mailako aplikazio batzuek % 7N (% 99,99999) purutasuna behar dutelarik. Geruza epitaxialek ezpurutasun kontzentrazioak 10¹⁶ atomo/cm³-tik behera mantendu behar dituzte (batez ere B, Al eta V bezalako ezpurutasun sakonak saihestuz). Burdina (Fe), aluminioa (Al) edo boroa (B) bezalako arrastozko ezpurutasunek ere eragin handia izan dezakete propietate elektrikoetan, eramaileen sakabanaketa eraginez, matxura-eremuaren indarra murriztuz eta, azken finean, gailuaren errendimendua eta fidagarritasuna arriskuan jarriz, ezpurutasunen kontrol zorrotza beharrezkoa izanik.
Silizio karburo erdieroale materiala
- Kristal-egitura eta kalitate bereizgarriak
Zeramikazko SiC batez ere hauts polikristalino gisa edo ausaz orientatutako SiC mikrokristal ugariz osatutako gorputz sinterizatu gisa existitzen da. Materialak polimota anitz izan ditzake (adibidez, α-SiC, β-SiC) polimota espezifikoen gaineko kontrol zorrotzik gabe, materialaren dentsitate orokorrari eta uniformetasunari arreta jarriz. Bere barne-egiturak ale-muga ugari eta poro mikroskopiko ditu, eta sinterizazio-laguntzaileak izan ditzake (adibidez, Al₂O₃, Y₂O₃).
Erdieroale mailako SiC-ak kristal bakarreko substratuak edo kristal-egitura oso ordenatuak dituzten geruza epitaxialak izan behar ditu. Kristalen hazkuntza-teknika zehatzen bidez lortutako politipo espezifikoak behar ditu (adibidez, 4H-SiC, 6H-SiC). Elektroi-mugikortasuna eta banda-tartea bezalako propietate elektrikoak oso sentikorrak dira politipoen hautaketarekiko, eta kontrol zorrotza behar da. Gaur egun, 4H-SiC-k merkatua menderatzen du bere propietate elektriko bikainak direla eta, besteak beste, eramaileen mugikortasun handia eta matxura-eremuaren indarra, potentzia-gailuetarako aproposa bihurtuz.
- Prozesuaren Konplexutasunaren Konparaketa
Zeramikazko SiC-k fabrikazio-prozesu nahiko sinpleak erabiltzen ditu (hautsaren prestaketa → moldaketa → sinterizazioa), "adreilugintza"-ren antzekoak. Prozesuak honako hauek dakartza:
- SiC hauts komertziala (normalean mikra batekoa) aglutinatzaileekin nahastea
- Prentsa bidezko formazioa
- Tenperatura altuko sinterizazioa (1600-2200 °C) partikulen difusioaren bidez dentsifikazioa lortzeko
Aplikazio gehienak %90 baino gehiagoko dentsitatearekin ase daitezke. Prozesu osoak ez du kristalen hazkuntza-kontrol zehatzik behar, eraketa eta sinterizazio koherentzian zentratzen baita. Abantailen artean, forma konplexuetarako prozesu-malgutasuna dago, nahiz eta purutasun-eskakizun nahiko txikiagoekin.
Erdieroale mailako SiC-k prozesu askoz konplexuagoak dakartza (purutasun handiko hautsaren prestaketa → kristal bakarreko substratuaren hazkuntza → oblea epitaxialaren deposizioa → gailuaren fabrikazioa). Urrats nagusien artean hauek daude:
- Substratuaren prestaketa batez ere lurrun-garraio fisikoaren (PVT) metodoaren bidez
- SiC hautsaren sublimazioa muturreko baldintzetan (2200-2400 °C, hutsean)
- Tenperatura-gradienteen (±1 °C) eta presio-parametroen kontrol zehatza
- Geruza epitaxialaren hazkundea lurrun-deposizio kimikoaren (CVD) bidez, geruza lodi eta uniformeki dopatuak sortzeko (normalean hainbat mikratik hamarnaka mikrara bitartekoak).
Prozesu osoak ingurune ultra-garbiak behar ditu (adibidez, 10. klaseko gela garbiak) kutsadura saihesteko. Ezaugarrien artean, prozesuaren zehaztasun handia dago, eremu termikoen eta gas-fluxuen kontrola behar duena, lehengaien purutasunari (>% 99,9999) eta ekipamenduen sofistikazioari buruzko eskakizun zorrotzak dituena.
- Kostu-desberdintasun esanguratsuak eta merkatu-orientazioak
Zeramikazko SiC kalitatearen ezaugarriak:
- Lehengaia: Kalitate komertzialeko hautsa
- Prozesu nahiko sinpleak
- Kostu baxua: Milaka edo hamar milaka RMB tona bakoitzeko
- Aplikazio zabalak: urratzaileak, errefraktarioak eta kostuarekiko sentikorrak diren beste industria batzuk
Erdieroale mailako SiC-ren ezaugarriak:
- Substratuaren hazkuntza-ziklo luzeak
- Akatsen kontrola erronka bat
- Errendimendu-tasa baxuak
- Kostu handia: Milaka dolar 6 hazbeteko substratu bakoitzeko
- Merkatu fokalizatuak: errendimendu handiko elektronika, hala nola potentzia gailuak eta RF osagaiak
Energia berriko ibilgailuen eta 5G komunikazioen garapen azkarrarekin, merkatuaren eskaria esponentzialki hazten ari da.
- Aplikazio Eszenario Bereiziak
Zeramikazko SiC kalitatea "industriako lan-zaldi" gisa balio du, batez ere egitura-aplikazioetarako. Bere propietate mekaniko bikainak (gogortasun handia, higadura-erresistentzia) eta propietate termikoak (tenperatura altua, oxidazio-erresistentzia) aprobetxatuz, honako hauetan nabarmentzen da:
- Urratzaileak (ehotzeko gurpilak, lixa-papera)
- Errefraktarioak (tenperatura altuko labeen estaldurak)
- Higadura/korrosioarekiko erresistenteak diren osagaiak (ponpa-gorputzak, hodi-estaldurak)
Silizio karburozko zeramikazko egitura-osagaiak
Erdieroale mailako SiC-ak "elite elektronikoa" bezala funtzionatzen du, bere banda-tarte zabaleko erdieroaleen propietateak erabiliz gailu elektronikoetan abantaila bereziak erakusteko:
- Energia gailuak: ibilgailu elektrikoen inbertsoreak, sare bihurgailuak (energia bihurtzeko eraginkortasuna hobetzea)
- RF gailuak: 5G oinarrizko estazioak, radar sistemak (maiztasun funtzionamendu handiagoak ahalbidetzen dituztenak)
- Optoelektronika: LED urdinentzako substratu materiala
200 milimetroko SiC epitaxial oblea
| Dimentsioa | Zeramikazko SiC maila | Erdieroale mailako SiC |
| Kristal-egitura | Polikristalinoa, politipo anitz | Kristal bakarrekoa, zorrotz hautatutako politipoak |
| Prozesuaren Fokua | Dentsifikazioa eta formaren kontrola | Kristalaren kalitatea eta propietate elektrikoen kontrola |
| Errendimenduaren lehentasuna | Erresistentzia mekanikoa, korrosioarekiko erresistentzia, egonkortasun termikoa | Ezaugarri elektrikoak (banda-tartea, matxura-eremua, etab.) |
| Aplikazio Eszenarioak | Egitura-osagaiak, higadura-erresistenteak diren piezak, tenperatura altuko osagaiak | Potentzia handiko gailuak, maiztasun handiko gailuak, gailu optoelektronikoak |
| Kostuen eragileak | Prozesuaren malgutasuna, lehengaien kostua | Kristalen hazkunde-tasa, ekipamenduen zehaztasuna, lehengaien purutasuna |
Laburbilduz, funtsezko aldea haien funtzio-helburu bereizietan datza: zeramikazko SiC-ak "forma (egitura)" erabiltzen du, eta erdieroale mailako SiC-ak, berriz, "ezaugarri (elektrikoak)". Lehenengoak kostu-eraginkortasuneko errendimendu mekaniko/termikoa bilatzen du, eta bigarrenak, berriz, materialak prestatzeko teknologiaren gailurra da, purutasun handiko eta kristal bakarreko material funtzional gisa. Jatorri kimiko bera izan arren, zeramikazko eta erdieroale mailako SiC-ak desberdintasun argiak dituzte purutasunean, kristal-egituran eta fabrikazio-prozesuetan; hala ere, biek ekarpen esanguratsuak egiten dituzte industria-ekoizpenean eta aurrerapen teknologikoan beren arloetan.
XKH silizio karburo (SiC) materialen I+G eta ekoizpenean espezializatutako goi-mailako teknologiako enpresa bat da, garapen pertsonalizatua, mekanizazio zehatza eta gainazalen tratamendu zerbitzuak eskaintzen dituena, purutasun handiko SiC zeramikaz hasi eta erdieroale mailako SiC kristaletaraino. Prestaketa-teknologia aurreratuak eta ekoizpen-lerro adimendunak erabiliz, XKH-k errendimendu sintonizagarriko (% 90-7N purutasuna) eta egitura-kontrolatutako (polikristalinoa/kristalino bakarreko) SiC produktuak eta irtenbideak eskaintzen dizkie erdieroaleen, energia berrien, aeroespazioaren eta beste punta-puntako arlo batzuetako bezeroei. Gure produktuek aplikazio zabalak dituzte erdieroaleen ekipamenduetan, ibilgailu elektrikoetan, 5G komunikazioetan eta lotutako industrietan.
Honako hauek dira XKH-k ekoitzitako silizio karburozko zeramikazko gailuak.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 30