סיליציום ניטרידע (Si₃N₄) סעראַמיקס, ווי אַוואַנסירטע סטראַקטשעראַל סעראַמיקס, פאַרמאָגן ויסגעצייכנט פּראָפּערטיעס אַזאַ ווי הויך טעמפּעראַטור קעגנשטעל, הויך שטאַרקייַט, הויך טאַפנאַס, הויך כאַרדנאַס, קריכן קעגנשטעל, אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל און טראָגן קעגנשטעל. אין דערצו, זיי פאָרשלאָגן גוט טערמאַל קלאַפּ קעגנשטעל, דיעלעקטריק פּראָפּערטיעס, הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און ויסגעצייכנט הויך-אָפטקייַט ילעקטראָומאַגנעטיק כוואַליע טראַנסמיסיע פאָרשטעלונג. די בוילעט פולשטענדיק פּראָפּערטיעס מאַכן זיי וויידלי געניצט אין קאָמפּלעקס סטראַקטשעראַל קאַמפּאָונאַנץ, ספּעציעל אין אַעראָספּאַסע און אנדערע הויך-טעק פעלדער.
אָבער, Si₃N₄, זייַענדיק אַ קאַמפּאַונד מיט שטאַרק קאָוואַלענט קייטן, האט אַ סטאַביל סטרוקטור וואָס מאכט סינטערינג צו הויך געדיכטקייַט שווער דורך האַרט-שטאַט דיפיוזשאַן אַליין. צו העכערן סינטערינג, סינטערינג אַידס, אַזאַ ווי מעטאַל אַקסיידז (MgO, CaO, Al₂O₃) און זעלטן ערד אַקסיידז (Yb₂O₃, Y₂O₃, Lu₂O₃, CeO₂), זענען מוסיף צו פאַסילאַטייט דענסינג דורך אַ פליסיק-פאַסע סינטערינג מעקאַניזאַם.
דערווייַל, גלאבאלע סעמיקאַנדאַקטער מיטל טעכנאָלאָגיע איז אַדוואַנסינג צו העכער וואָולטידזשיז, גרעסערע קעראַנץ און גרעסערע מאַכט געדיכטקייַט. פאָרשונג אין מעטהאָדס פֿאַר די פּראָדוצירן פון Si₃N₄ סעראַמיק איז ברייט. דער אַרטיקל ינטראַדוסיז סינטערינג פּראַסעסאַז וואָס יפעקטיוולי פֿאַרבעסערן די געדיכטקייַט און פולשטענדיק מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון סיליציום ניטרידע סעראַמיקס.
פּראָסט סינטערינג מעטהאָדס פֿאַר סי₃N₄ סעראַמיקס
פאַרגלייַך פון פאָרשטעלונג פֿאַר Si₃N₄ סעראַמיקס צוגעגרייט דורך פאַרשידענע סינטערינג מעטהאָדס
1. ריאַקטיוו סינטערינג (רס):ריאַקטיוו סינטערינג איז געווען דער ערשטער מעטאָד געניצט צו ינדאַסטריאַלי צוגרייטן Si₃N4 סעראַמיקס. עס איז פּשוט, פּרייַז-עפעקטיוו, און טויגעוודיק פון פאָרמינג קאָמפּלעקס שאַפּעס. אָבער, עס האט אַ לאַנג פּראָדוקציע ציקל, וואָס איז נישט קאַנדוסיוו צו ינדאַסטרי-וואָג פּראָדוקציע.
2. פּרעשערלעסס סינטערינג (PLS):דאָס איז די מערסט יקערדיק און פּשוט סינטערינג פּראָצעס. אָבער, עס ריקווייערז הויך-קוואַליטעט Si₃N₄ רוי מאַטעריאַלס און אָפט רעזולטאַטן אין סעראַמיקס מיט נידעריקער געדיכטקייַט, באַטייטיק שרינגקידזש און אַ טענדענץ צו פּלאַצן אָדער פאַרקרימען.
3. הייס-דרוק סינטערינג (הפּ):די אַפּלאַקיישאַן פון וניאַקסיאַל מעטשאַניקאַל דרוק ינקריסאַז די דרייווינג קראַפט פֿאַר סינטערינג, אַלאַוינג געדיכט סעראַמיקס צו זיין געשאפן אין טעמפּעראַטורעס 100-200 ° C נידעריקער ווי די געניצט אין פּרעשערלאַס סינטערינג. דער אופֿן איז טיפּיקלי געניצט פֿאַר פּראָדוצירן לעפיערעך פּשוט בלאָק-שייפּט סעראַמיקס, אָבער עס איז שווער צו טרעפן די גרעב און פאָרעם באדערפענישן פֿאַר סאַבסטרייט מאַטעריאַלס.
4. ספּאַרק פּלאַזמאַ סינטערינג (SPS):SPS איז קעראַקטערייזד דורך שנעל סינטערינג, קערל ראַפינירטקייַט און רידוסט סינטערינג טעמפּעראַטורעס. אָבער, SPS ריקווייערז באַטייטיק ינוועסמאַנט אין ויסריכט, און דער צוגרייטונג פון הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סי₃N₄ סעראַמיקס דורך SPS איז נאָך אין דער יקספּערמענאַל בינע און איז נאָך נישט ינדאַסטריאַלייזד.
5. גאַז-דרוק סינטערינג (גפּס):דורך אַפּלייינג גאַז דרוק, דעם אופֿן ינכיבאַץ סעראַמיק דיקאַמפּאָוזישאַן און וואָג אָנווער אין הויך טעמפּעראַטורעס. עס איז גרינגער צו פּראָדוצירן הויך-געדיכטקייַט סעראַמיקס און ינייבאַלז פּעקל פּראָדוקציע. אָבער, אַ איין-שריט גאַז-דרוק סינטערינג פּראָצעס ראנגלענישן צו פּראָדוצירן סטראַקטשעראַל קאַמפּאָונאַנץ מיט מונדיר ינערלעך און פונדרויסנדיק קאָליר און סטרוקטור. ניצן אַ צוויי-שריט אָדער מאַלטי-שריט סינטערינג פּראָצעס קענען באטייטיק רעדוצירן ינטערגראַנולער זויערשטאָף אינהאַלט, פֿאַרבעסערן טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און פאַרבעסערן קוילעלדיק פּראָפּערטיעס.
אָבער, די הויך סינטערינג טעמפּעראַטור פון צוויי-שריט גאַז-דרוק סינטערינג האט געפֿירט פרייַערדיק פאָרשונג צו פאָקוס דער הויפּט אויף פּריפּערינג Si₃N₄ סעראַמיק סאַבסטרייץ מיט הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און צימער-טעמפּעראַטור בענדינג שטאַרקייַט. פאָרשונג אויף Si₃N₄ סעראַמיקס מיט פולשטענדיק מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס און הויך-טעמפּעראַטור מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס איז לעפיערעך לימיטעד.
גאַז-דרוק צוויי-שריט סינטערינג מעטאַד פֿאַר סי₃N₄
יאַנג זשאָו און קאָלעגעס פון טשאָנגקינג אוניווערסיטעט פון טעכנאָלאָגיע געניצט אַ סינטערינג הילף סיסטעם פון 5 wt.% Yb₂O₃ + 5 wt.% Al₂O₃ צו צוגרייטן Si₃N₄ סעראַמיק ניצן ביידע איין-שריט און צוויי-שריט גאַז-דרוק סינטערינג פּראַסעסאַז ביי 1800 °C. די Si₃N₄ סעראַמיקס געשאפן דורך די צוויי-שריט סינטערינג פּראָצעס האט העכער געדיכטקייַט און בעסער פולשטענדיק מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס. די פאלגענדע סאַמערייזיז די יפעקץ פון איין-שריט און צוויי-שריט גאַז-דרוק סינטערינג פּראַסעסאַז אויף די מיקראָסטרוקטורע און מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון Si₃N₄ סעראַמיק קאַמפּאָונאַנץ.
געדיכטקייַט די געדיכטקייַט פּראָצעס פון Si₃N₄ טיפּיקלי ינוואַלווז דריי סטאַגעס, מיט אָוווערלאַפּ צווישן די סטאַגעס. דער ערשטער בינע, פּאַרטאַקאַל ריעריינדזשמאַנט, און די רגע בינע, דיסאַלושאַן-אָפּזאַץ, זענען די מערסט קריטיש סטאַגעס פֿאַר דענסינג. גענוג אָפּרוף צייט אין די סטאַגעס באטייטיק ימפּרוווז מוסטער געדיכטקייַט. ווען די פאַר-סינטערינג טעמפּעראַטור פֿאַר די צוויי-שריט סינטערינג פּראָצעס איז באַשטימט צו 1600 ° C, β-Si₃N₄ גריינז פאָרעם אַ פריימווערק און מאַכן פארמאכט פּאָרעס. נאָך פאַר-סינטערינג, ווייַטער באַהיצונג אונטער הויך טעמפּעראַטור און ניטראָגען דרוק פּראַמאָוץ פליסיק-פאַסע לויפן און פילונג, וואָס העלפּס עלימינירן פארמאכט פּאָרעס, ווייַטער ימפּרוווינג די געדיכטקייַט פון Si₃N₄ סעראַמיקס. דעריבער, די סאַמפּאַלז געשאפן דורך די צוויי-שריט סינטערינג פּראָצעס ווייַזן העכער געדיכטקייַט און קאָרעוו געדיכטקייַט ווי די געשאפן דורך איין-שריט סינטערינג.
פאַסע און מיקראָסטרוקטורע בעשאַס איין-שריט סינטערינג, די צייט בנימצא פֿאַר פּאַרטאַקאַל ריעריינדזשמאַנט און קערל גרענעץ דיפיוזשאַן איז לימיטעד. אין די צוויי-שריט סינטערינג פּראָצעס, דער ערשטער שריט איז געפירט אין נידעריק טעמפּעראַטור און נידעריק גאַז דרוק, וואָס יקסטענדז די ריעריינדזשמאַנט צייַט פון פּאַרטאַקאַל און ריזאַלטינג אין גרעסערע גריינז. דער טעמפּעראַטור איז דעמאָלט געוואקסן צו די הויך-טעמפּעראַטור בינע, ווו די גריינז פאָרזעצן צו וואַקסן דורך די אָסטוואַלד רייפּאַנינג פּראָצעס, וואָס גיט הויך-געדיכטקייַט Si₃N₄ סעראַמיקס.
מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס די סאָפאַנינג פון די ינטערגראַנולער פאַסע ביי הויך טעמפּעראַטורעס איז די ערשטיק סיבה פֿאַר רידוסט שטאַרקייַט. אין איין-שריט סינטערינג, אַבנאָרמאַל גראָוט גראָוט קריייץ קליין פּאָרעס צווישן די גריינז, וואָס פּריווענץ באַטייַטיק פֿאַרבעסערונג אין הויך-טעמפּעראַטור שטאַרקייַט. אָבער, אין די צוויי-שריט סינטערינג פּראָצעס, די גלאז פאַסע, יונאַפאָרמלי פונאנדערגעטיילט אין די קערל באַונדריז, און די יונאַפאָרמלי סייזד גריינז פאַרבעסערן די ינטערגראַנולער שטאַרקייַט, ריזאַלטינג אין העכער הויך-טעמפּעראַטור בענדינג שטאַרקייַט.
אין מסקנא, פּראַלאָנגד האלטן בעשאַס איין-שריט סינטערינג קענען יפעקטיוולי רעדוצירן ינערלעך פּאָראָסיטי און דערגרייכן מונדיר ינערלעך קאָליר און סטרוקטור, אָבער קען פירן צו אַבנאָרמאַל קערל וווּקס, וואָס דיגרייד זיכער מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס. דורך ניצן אַ צוויי-שריט סינטערינג פּראָצעס - ניצן נידעריק-טעמפּעראַטור פאַר-סינטערינג צו פאַרברייטערן די ריעריינדזשמאַנט צייט פון פּאַרטאַקאַלז און הויך-טעמפּעראַטור האלטן צו העכערן מונדיר קערל וווּקס - אַ Si₃N₄ סעראַמיק מיט אַ קאָרעוו געדיכטקייַט פון 98.25%, מונדיר מיקראָסטרוקטורע און ויסגעצייכנט פולשטענדיק מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס קענען זיין הצלחה צוגעגרייט.
| נאָמען | סאַבסטרייט | עפּיטאַקסיאַל שיכטע זאַץ | עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס | עפּיטאַקסיאַל מיטל |
| סיליציום האָמעפּיטאַקסיאַל | Si | Si | פארע פאַסע עפּיטאַקסי (VPE) | SiCl4+H2 |
| סיליציום העטעראָפּיטאַקסיאַל | סאַפייער אָדער ספּינעל | Si | פארע פאַסע עפּיטאַקסי (VPE) | סיה₄+ה₂ |
| גאַאַס האָמעפּיטאַקסיאַל | GaAs | GaAs GaAs | פארע פאַסע עפּיטאַקסי (VPE) | אַסקל₃+גאַ+ה₂ (אַר) |
| GaAs | GaAs GaAs | מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (MBE) | גאַ+אַס | |
| גאַאַס העטעראָפּיטאַקסיאַל | GaAs GaAs | GaAlAs/GaAs/GaAlAs | פליסיק פאַסע עפּיטאַקסי (LPE) פארע פאַסע (VPE) | גאַ+על+קאַאַס+ ה2 גאַ+אַש3+PH3+CHl+H2 |
| גאַפּ האָמעפּיטאַקסיאַל | GaP | GaP(GaP;N) | פליסיק פאַסע עפּיטאַקסי (LPE) פליסיק פאַסע עפּיטאַקסי (LPE) | גאַ+גאַפּ+ה2+(NH3) גאַ+גאַאַס+גאַפּ+נה3 |
| סופּערלאַטאַס | GaAs | GaAlAs / GaAs (ציקל) | מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (MBE) MOCVD | קאַ, אַס, על גאַר₃+אַלר3+אַש3+ה2 |
| InP האָמעפּיטאַקסיאַל | InP | InP | פארע פאַסע עפּיטאַקסי (VPE) פליסיק פאַסע עפּיטאַקסי (LPE) | PCl3+In+H2 אין+ינאַס+גאַאַס+ינפּ+ה₂ |
| סי / גאַאַס עפּיטאַקסי | Si | GaAs | מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (MBE) MOGVD | גאַ, אַס גאַר₃+אַש₃+ה₂ |
פּאָסטן צייט: דעצעמבער 24-2024