Đặc điểm cơ bản
1.1 Cấu trúc nguyên tử và liên kết
Hợp kim Silicon-Carbon thể hiện ba cấu hình liên kết chính:
Liên kết Si-C cộng hóa trị (chiếm ưu thế trong SIC, chiều dài liên kết ~ 1,89))
Liên kết Si-Si kim loại (trong các giai đoạn giàu silicon)
SP²/SP³ Liên kết CC lai (vùng carbon graphitic/vô định hình)
Cấu trúc điện tử cho thấy:
Sic bandgap: 2. 3-3. 3 eV (thay đổi theo polytype)
Hàm công việc: 4. 5-5. 1 eV (cho các ứng dụng bán dẫn)
1.2 Tính chất nhiệt động
Các thông số nhiệt động chính:
| Tài sản | Phạm vi giá trị |
|---|---|
| Điểm nóng chảy (sic) | 2730 độ (phân hủy) |
| Nhiệt cụ thể (25 độ) | 0.67-1.25 J/g·K |
| Độ dẫn nhiệt | 120-490 W/m·K |
| CTE (25-1000 độ) | 4.0-5.6 × 10⁻⁶/K |
Xem xét sơ đồ pha:
Hệ thống nhị phân Si-C cho thấy eutectic ở 1414 độ (phía giàu Si)
SiC stability range: >1700 độ ở áp suất tiêu chuẩn
Kỹ thuật sản xuất nâng cao
2.1 Phương pháp tổng hợp tinh khiết cao
Quy trình Acheson (SIC công nghiệp):
Phản ứng: Sio₂ + 3 C → -SIC + 2 CO (1900-2500 độ)
Sản phẩm: Hình lục giác -SIC (6H, 4H Polytypes)
Kiểm soát tạp chất:<50 ppm metallic contaminants
Lắng đọng hơi hóa học (cấp điện tử):
Tiền chất
Tốc độ tăng trưởng: 5-50 m/giờ
Mật độ khiếm khuyết:<10³ cm⁻² for epitaxial layers
2.2 Phương pháp tiếp cận cấu trúc nano
Core-Shell Si@C Anode Vật liệu:
Kiến trúc: 50-200 nm Si lõi với 5-20 nm lớp phủ carbon
Capacity retention: >80% sau 500 chu kỳ (so với 20% đối với SI trần)
Chế tạo:
RF phun ra SI
Đóng gói carbon CVD
Chức năng bề mặt plasma
Giàn giáo xốp 3D:
Độ xốp: 60-80% (kích thước lỗ chân lông 50-500 nm)
Diện tích bề mặt cụ thể: 300-800 mét/g
Chế tạo:
Mẫu được hỗ trợ khắc
Đóng băng đúc
Thiêu kết laser chọn lọc
Chú phổ biến: Hợp kim Silicon-Carbon: Tổng quan về kỹ thuật và các ứng dụng nâng cao, Hợp kim Silicon-Carbon Trung Quốc: Tổng quan về kỹ thuật và các nhà sản xuất ứng dụng nâng cao, nhà cung cấp, nhà máy