Il carburo di silicio (SiC), come materiale ceramico avanzato ad alte prestazioni, è ampiamente utilizzato in molti settori industriali grazie alle sue eccellenti proprietà fisiche e chimiche (come alta durezza, resistenza ad alte temperature, resistenza alla corrosione, alta conducibilità termica e basso coefficiente di espansione termica). Le seguenti sono le cinque applicazioni principali delle piastre in carburo di silicio e la loro analisi dettagliata:
Fabbricazione di semiconduttori e industria elettronica
Le lastre di carburo di silicio sono principalmente utilizzate nel campo dei semiconduttori per componenti chiave dei macchinari di fabbricazione dei wafer, come il riscaldatore e il mandrino elettrostatico (ESC) dell'incisore.
Resistenza ad alta temperatura e resistenza alla corrosione da plasma: il SiC può resistere a temperature fino a 1600 gradi e a gas altamente corrosivi (come il plasma di fluoruro) nei processi di semiconduttori, e la sua durata supera di gran lunga quella del quarzo tradizionale o dell'alluminio.
Alta purezza e bassa inquinamento: l'inerzia chimica garantisce che non ci sia inquinamento metallico durante il processo di produzione dei wafer, il che è adatto per la produzione di semiconduttori di terza generazione (come chip GaN e SiC).
Vantaggi della gestione termica: L'alta conduttività termica (120-270 W/m·K) può dissipare il calore in modo uniforme e migliorare il rendimento del chip..
Forni industriali ad alta temperatura e trattamento termico
Le lastre di carburo di silicio sono materiali ideali per forni, binari e lastre resistenti al fuoco, e vengono comunemente utilizzate nella sinterizzazione ceramica, nel trattamento termico dell'acciaio e nella produzione di celle solari.
Stabilità a lungo termine: non è facile deformarsi in atmosfere ossidanti o riducenti a 1400-1600 gradi, e la durata del servizio può raggiungere più di 5 volte quella dei materiali refrattari tradizionali..
Effetto di risparmio energetico: l'alta conducibilità termica accelera il trasferimento di calore e riduce il consumo energetico; il basso coefficiente di dilatazione termica (4{3}0×10⁻⁶/grado) evita le crepe da shock termico.
Scenari di applicazione: ad esempio, i forni per lingotti di silicio policristallino nell'industria fotovoltaica richiedono piastre in SiC per resistere alla corrosione del silicio fuso e mantenere la precisione dimensionale.
Attrezzature chimiche e anticorrosione
Nell'industria chimica,piastre di carburo di siliciosono utilizzati per rivestimenti di reattori, tubi e guarnizioni per affrontare acidi forti (acido solforico, acido fluoridrico), forti alcali e ambienti ad alta temperatura e alta pressione.
Inerzia chimica: il SiC è quasi non reattivo nell'intervallo di pH di {0}, il che è migliore rispetto all'acciaio inossidabile e all'Hastelloy{1}.
Resistenza meccanica: La resistenza alla flessione raggiunge 400-600 MPa, che può sopportare l'impatto meccanico del reattore..
Componenti aerospaziali e strutturali ad alta temperatura
Le lastre di carburo di silicio sono utilizzate negli ugelli dei razzi, nei scudi termici e nelle pale delle turbine a gas nel settore aerospaziale.
Prestazioni a ultra alta temperatura: mantiene ancora la resistenza a 2000 gradi, e il punto di fusione è così alto come 2700 gradi, il che è adatto per il bordo avanzato degli aerei supersonici.
Leggero: La densità (3.1 g/cm³) è inferiore a quella della lega di tungsteno, il che riduce il carico.
Nuove tecnologie per l'energia e la protezione ambientale
Nel campo delle nuove energie, le lastre in carburo di silicio sono utilizzate nel fotovoltaico, nell'energia nucleare e nel trattamento dei gas di scarto:
Industria fotovoltaica: come rivestimento per crogioli nelle fornaci di crescita del polisilicone per ridurre l'adesione del materiale siliconico, vengono utilizzati filtri ceramici in SiC per la rimozione della polvere dei fumi a alta temperatura (come negli impianti di incenerimento dei rifiuti)
Reattori nucleari: le piastre di assorbimento di neutroni in SiC possono controllare il tasso di fissione nucleare, e la loro resistenza alle radiazioni è migliore di quella della grafite.
Idrogeno energia: Nel membrane di scambio protonico (PEM) per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua, le piastre in SiC sono resistenti agli acidi e hanno un'eccellente conducibilità.
With the advancement of SiC preparation technology (such as reactive sintering and CVD), its cost is gradually reduced, and its application areas will be further expanded to cutting-edge fields such as quantum computing and biomedicine. Silicon carbide plates will continue to promote innovation in high-end manufacturing with their "material limit" performance.