碳化矽的制造
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- 分類:鎢的知識
- 發佈於:2014-08-13, 週三 16:38
- 作者 lxx
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由于自然界中的莫桑石非常罕有,所以碳化矽多爲人造。它被用于磨料、半導體材料和具有鑽石特點的仿制品。常見的方法是利用艾奇遜法將細的二氧化矽顆粒與焦炭混合,置入石墨爲電極的電爐中,加熱到1600至2500°C之間的高溫制得。另一種方法是將純淨的二氧化矽顆粒在植物性材料(比如谷殼)中加熱合成碳化矽,通過熱分解有機質材料生成的碳還原二氧化矽産生矽單質,隨後多余的碳與單質矽反應産生碳化矽。還能利用生産金屬矽化物和矽鐵合金的副産物矽灰與石墨混合在1500°C的條件下加熱合成碳化矽。
用艾奇遜法在電爐中合成的碳化矽因距離石墨電阻加熱源遠近的不同在純度上有一定的差別。最靠近電阻加熱源的地方産生的無色、淡黃色或綠色的碳化矽晶體純度最高。隨著離電阻加熱源的距離越來越遠生成的碳化矽顔色變爲藍色和黑色,這些深色晶體的純度相對降低。氮和鋁是碳化矽中常見的雜質,它們會影響碳化矽的電導率。
純的碳化矽是用Lely法制造的。 通過將碳化矽粉末在2500°C的氩氣氛下升華後再沈積形成鱗片狀的單晶,在較冷的基底上可形成尺寸大到2×2cm2的單晶。Lely法能生長出高質量的碳化矽單晶。因爲單晶的生長溫度高,所以得到的單晶大多數是6H-SiC相的。在石墨坩埚中進行感應加熱則是另一種改進後的艾奇遜法,它可以制造的碳化矽單晶尺寸是傳統方法的81倍。立方體狀的碳化矽一般是借助成本較爲昂貴的化學氣相沈積法來合成的。通過氣相和液相合成的方法可以制造同質外延和異質的碳化矽薄層。純的碳化矽也能利用某些聚合物比如聚甲基矽烷在低溫的惰性氣氛中熱分解來合成。相較于化學氣相沈積法,熱分解法的優勢在于聚合物能在熱裂解形成陶瓷狀碳化矽之前塑造成各種不同的形狀。立方體狀的碳化矽一般是借助成本較爲昂貴的化學氣相沈積法來合成的。通過氣相和液相合成的方法可以制造同質外延和異質的碳化矽薄層。純的碳化矽也能利用某些聚合物比如聚甲基矽烷在低溫的惰性氣氛中熱分解來合成。相較于化學氣相沈積法,熱分解法的優勢在于聚合物能在熱裂解形成陶瓷狀碳化矽之前塑造成各種不同的形狀。
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