Tá airíonna den scoth ag criadóireacht nítríde sileacain (Si₃N₄), mar chriadóireacht struchtúrach chun cinn, mar fhriotaíocht teocht ard, ard-neart, cruas ard, cruas ard, friotaíocht creep, friotaíocht ocsaídiúcháin, agus friotaíocht caitheamh. Ina theannta sin, cuireann siad dea-fhriotaíocht turrainge teirmeach, airíonna tréleictreach, seoltacht teirmeach ard, agus feidhmíocht tarchurtha tonnta leictreamaighnéadacha ard-minicíochta den scoth. Déanann na hairíonna cuimsitheacha den scoth seo iad a úsáid go forleathan i gcomhpháirteanna struchtúracha casta, go háirithe i réimsí aeraspáis agus ardteicneolaíochta eile.
Mar sin féin, tá struchtúr cobhsaí ag Si₃N₄, mar chomhdhúil le naisc láidre chomhfhiúsacha, a fhágann go bhfuil sé deacair sintéiriú go hard-dlúis trí idirleathadh soladstaide amháin. Chun shintéiriú a chur chun cinn, cuirtear áiseanna shintéirithe, amhail ocsaídí miotail (MgO, CaO, Al₂O₃) agus ocsaídí tearc-chré (Yb₂O₃, Y₂O₃, Lu₂O₃, CeO₂), leis chun dlús a chur le meicníocht shintéirithe leachta-chéim.
Faoi láthair, tá teicneolaíocht gléas leathsheoltóra domhanda ag dul chun cinn i dtreo voltais níos airde, sruthanna níos mó, agus dlús cumhachta níos mó. Déantar taighde fairsing ar mhodhanna chun criadóireacht Si₃N₄ a dhéanamh. Tugann an t-alt seo isteach próisis shintéirithe a fheabhsaíonn go héifeachtach dlús agus airíonna meicniúla cuimsitheacha criadóireacht nítríde sileacain.
Modhanna Coiteann Sintéirithe le haghaidh Criadóireacht Si₃N₄
Comparáid a dhéanamh ar Fheidhmíocht le haghaidh Criadóireacht Si₃N₄ Ullmhaithe trí Mhodhanna Sintéirithe Éagsúla
1. Sintéiriú Imoibríoch (RS):Ba é shintéiriú imoibríoch an chéad mhodh a úsáideadh chun criadóireacht Si₃N₄ a ullmhú go tionsclaíoch. Tá sé simplí, cost-éifeachtach, agus in ann cruthanna casta a fhoirmiú. Mar sin féin, tá timthriall táirgthe fada aige, nach bhfuil a chabhródh le táirgeadh ar scála tionsclaíoch.
2. Sintéiriú Brú (PLS):Is é seo an próiseas shintéirithe is bunúsaí agus is simplí. Mar sin féin, éilíonn sé amhábhair Si₃N₄ ardchaighdeáin agus is minic a eascraíonn criadóireacht le dlús níos ísle, crapadh suntasach, agus claonadh crack nó dífhoirmithe.
3. Sintering Hot-Preas (HP):Méadaíonn cur i bhfeidhm brú meicniúil aonaiseach an fórsa tiomána don shintéiriú, rud a fhágann gur féidir criadóireacht dhlúth a tháirgeadh ag teocht 100-200 ° C níos ísle ná iad siúd a úsáidtear i shintéiriú gan bhrú. Úsáidtear an modh seo de ghnáth chun criadóireacht atá sách simplí i gcruth bloc a dhéanamh ach tá sé deacair na ceanglais maidir le tiús agus cruth na n-ábhar foshraithe a chomhlíonadh.
4. Spark Plasma Sintéiriú (SPS):Is sainairíonna é SPS shintéiriú tapa, scagadh gráin, agus teocht shintéirithe laghdaithe. Mar sin féin, éilíonn SPS infheistíocht shuntasach i dtrealamh, agus tá ullmhú criadóireacht Si₃N₄ ard-seoltacht teirmeach trí SPS fós sa chéim thurgnamhach agus níl sé tionsclaithe fós.
5. Sintéiriú Brú Gáis (GPS):Trí bhrú gáis a chur i bhfeidhm, cuireann an modh seo bac ar dhianscaoileadh ceirmeach agus cailliúint meáchain ag teochtaí arda. Tá sé níos éasca criadóireacht ard-dlúis a tháirgeadh agus cuireann sé ar chumas táirgeadh baisc. Mar sin féin, déanann próiseas shintéirithe brú gáis aon-chéim iarracht comhpháirteanna struchtúracha a tháirgeadh le dath agus struchtúr aonfhoirmeach inmheánach agus seachtrach. Is féidir úsáid a bhaint as próiseas shintéirithe dhá chéim nó il-chéim a laghdú go suntasach ábhar ocsaigine intergranular, feabhas a chur ar seoltacht teirmeach, agus feabhas a chur ar airíonna foriomlána.
Mar sin féin, tá an teocht shintéirithe ard de shintéiriú gás-bhrú dhá chéim mar thoradh ar thaighde roimhe seo chun díriú go príomha ar ullmhú foshraitheanna ceirmeacha Si₃N₄ le seoltacht teirmeach ard agus neart lúbthachta teocht an tseomra. Tá taighde ar chriadóireacht Si₃N₄ le hairíonna meicniúla cuimsitheacha agus airíonna meicniúla ardteochta sách teoranta.
Modh Sintéirithe Dhá Chéim Gáis-Bhrú do Si₃N₄
D’úsáid Yang Zhou agus comhghleacaithe ó Ollscoil Teicneolaíochta Chongqing córas cúnaimh shintéirithe de 5 wt.% Yb₂O₃ + 5 wt.% Al₂O₃ chun criadóireacht Si₃N₃ a ullmhú ag baint úsáide as próisis shintéirithe aon-chéim agus dhá chéim brú gáis ag 1800 ° C. Bhí dlús níos airde agus airíonna meicniúla cuimsitheacha níos fearr ag na criadóireacht Si₃N₄ a tháirgtear ag an bpróiseas shintéirithe dhá chéim. Tugann an méid seo a leanas achoimre ar éifeachtaí próisis shintéirithe brú gáis aon-chéim agus dhá chéim ar mhicreastruchtúr agus airíonna meicniúla comhpháirteanna ceirmeacha Si₃N₄.
Dlús Go hiondúil bíonn trí chéim i gceist le próiseas dlúthúcháin Si₃N₄, agus forluí idir na céimeanna. Is iad an chéad chéim, athchóiriú na gcáithníní, agus an dara céim, deascadh tuaslagtha, na céimeanna is tábhachtaí maidir le dlúthú. Feabhsaíonn dóthain ama imoibrithe sna céimeanna seo dlús an tsampla go suntasach. Nuair a shocraítear an teocht réamh shintéirithe don phróiseas shintéirithe dhá chéim go 1600°C, cruthaíonn gráin β-Si₃N₄ creat agus cruthaíonn siad pores dúnta. Tar éis réamh- shintéiriú, cuireann téamh breise faoi theocht ard agus brú nítrigine chun cinn sreabhadh agus líonadh leachtach-chéim, rud a chabhraíonn le deireadh a chur le pores dúnta, ag feabhsú tuilleadh dlús criadóireacht Si₃N₄. Dá bhrí sin, léiríonn na samplaí a tháirgtear leis an bpróiseas shintéirithe dhá chéim dlús níos airde agus dlús coibhneasta ná iad siúd a tháirgtear trí shintéiriú aon-chéim.
Céim agus Micreastruchtúr Le linn shintéiriú aonchéime, tá an t-am atá ar fáil le haghaidh athshocrú cáithníní agus idirleathadh teorann gránach teoranta. Sa phróiseas shintéirithe dhá chéim, déantar an chéad chéim ag teocht íseal agus brú gáis íseal, rud a leathnaíonn an t-am athshocraithe cáithníní agus go n-eascraíonn gráinní níos mó. Méadaítear an teocht ansin go dtí an chéim ardteochta, áit a leanann na gránaigh ag fás trí phróiseas aibithe Ostwald, rud a thugann criadóireacht Si₃N₄ ard-dlúis.
Airíonna Meicniúla Is é softening na céime intergranular ag teochtaí arda an phríomhchúis le neart laghdaithe. I shintéiriú aon-chéim, cruthaíonn fás gráin neamhghnácha pores beaga idir na gráin, rud a chuireann cosc ar fheabhsú suntasach ar neart ardteochta. Mar sin féin, sa phróiseas shintéirithe dhá chéim, an chéim gloine, a dháileadh go haonfhoirmeach sna teorainneacha gráin, agus na grán meánmhéide aonfhoirmeach feabhas a chur ar an neart intergranular, a eascraíonn i neart lúbthachta ard-teocht níos airde.
Mar fhocal scoir, is féidir le sealúchas fada le linn shintéiriú aonchéime an porosacht inmheánach a laghdú go héifeachtach agus dath agus struchtúr inmheánach aonfhoirmeach a bhaint amach ach d'fhéadfadh fás neamhghnácha gráin a bheith mar thoradh air, rud a dhíghrádaíonn airíonna meicniúla áirithe. Trí phróiseas shintéirithe dhá chéim a úsáid - ag baint úsáide as réamhshíolrú ar theocht íseal chun am athchóirithe na gcáithníní agus coimeád ardteochta a leathnú chun fás gráin aonfhoirmeach a chur chun cinn - ceirmeach Si₃N₄ le dlús coibhneasta 98.25%, micreastruchtúr aonfhoirmeach, agus airíonna meicniúla cuimsitheacha den scoth. is féidir a ullmhú go rathúil.
| Ainm | Foshraith | Comhdhéanamh ciseal epitaxial | Próiseas epitaxial | Meán epitaxial |
| Hoiméapaite sileacain | Si | Si | Eipiteacs Céim Ghal (VPE) | SiCl4+H2 |
| Heteroepitaxial sileacain | Sapphire nó spinel | Si | Eipiteacs Céim Ghal (VPE) | SiH₄+H₂ |
| GaAs homoepitaxial | GaAs | GaAs GaAs | Eipiteacs Céim Ghal (VPE) | AsCl₃+Ga+H₂ (Ar) |
| GaAs | GaAs GaAs | Eipiteacs Líoma Mhóilíneach (MBE) | Ga+As | |
| GaAs heteroepitaxial | GaAs GaAs | GaAlAs/GaAs/GaAlAs | Epitaxy Chéim Leachtach (LPE) Céim Gail (VPE) | Ga+Al+CaAs+H2 Ga+AsH3+PH3+CHl+H2 |
| GaP homoepitaxial | GaP | GaP(GaP;N) | Epitaxy Chéim Leachtach (LPE) Epitaxy Chéim Leachtach (LPE) | Ga+GaP+H2+(NH3) Ga+GaAs+GaP+NH3 |
| Sárlattice | GaAs | GaAlAs/GaAs (timthriall) | Eipiteacs Líoma Mhóilíneach (MBE) MOCVD | Ca, Mar, Al GaR₃+AlR3+AsH3+H2 |
| InP homoepitaxial | InP | InP | Eipiteacs Céim Ghal (VPE) Epitaxy Chéim Leachtach (LPE) | PCl3+I+H2 In+InAs+GaAs+InP+H₂ |
| Si/GaAs Epitaxy | Si | GaAs | Eipiteacs Líoma Mhóilíneach (MBE) MOGVD | Ga, As GaR₃+AsH₃+H₂ |
Am postála: Dec-24-2024