Seramîkên silicon nitride (Si₃N4), wekî seramîkên avahîsaziya pêşkeftî, xwedan taybetmendiyên hêja yên wekî berxwedana germahiya bilind, hêza bilind, hişkiya bilind, hişkiya bilind, berxwedana gewriyê, berxwedana oksîdasyonê, û berxwedana cilê ye. Digel vê yekê, ew berxwedana şoka germî ya baş, taybetmendiyên dielektrîkê, gihandina germî ya bilind, û performansa veguheztina pêla elektromagnetîk a bi frekansa bilind a hêja pêşkêşî dikin. Van taybetmendiyên berbiçav ên berbiçav wan bi berfirehî di hêmanên strukturên tevlihev de, nemaze di asmanî û warên din ên teknolojiya bilind de, bi berfirehî têne bikar anîn.
Lêbelê, Si₃N4, ku pêkhateyek bi girêdanên covalentî yên bihêz e, xwedan avahiyek bi îstîqrar e ku bi tenê bi belavbûna rewşa zexm ve ziravkirina berbi dendika bilind dijwar dike. Ji bo pêşdebirina sinterkirinê, arîkariyên sinterkirinê, wek oksîtên metal (MgO, CaO, Al2O3) û oksîtên erdê yên kêm (Yb2O3, Y2O3, Lu2O3, CeO2), têne zêdekirin da ku bi mekanîzmayek şilkirina qonaxa şil denbûnê hêsantir bikin.
Heya nuha, teknolojiya cîhaza nîvconductor ya gerdûnî ber bi voltaja bilind, herikînên mezin, û dendikên hêzê yên mezintir ve pêşve diçe. Lêkolîna li ser rêbazên çêkirina seramîkên Si₃N4 berfireh e. Vê gotarê pêvajoyên sinterkirinê destnîşan dike ku bi bandor zencîre û taybetmendiyên mekanîkî yên berfireh ên seramîkên silicon nitride çêtir dikin.
Rêbazên Hevbeşkirinê yên Ji bo Seramîkên Si₃N4
Berawirdkirina Performansa Ji bo Seramîkên Si₃N4 Bi Rêbazên Cûda Tevnekirinê Amadekirî
1. Zêdekirina Reaktîf (RS):Zêdekirina reaktîf yekem rêbaz bû ku ji bo amadekirina seramîkên Si₃N4 bi pîşesaziyê ve hatî bikar anîn. Ew sade, biha-bandor e, û jêhatî ye ku şeklên tevlihev çêbike. Lêbelê, çerxa hilberîna wê ya dirêj heye, ku ji bo hilberîna pîvana pîşesaziyê ne guncan e.
2. Sintering bê zext (PLS):Ev pêvajoya sinterkirinê ya herî bingehîn û hêsan e. Lêbelê, ew hewceyê materyalên xav ên Si₃N4-ya bilind-kalîteyê hewce dike û bi gelemperî seramîkên bi tîrêjê kêmtir, piçûkbûnek girîng, û meyla şikestin an deformê encam dide.
3. Çapemeniya germ (HP):Serîlêdana zexta mekanîkî ya yekaksial hêza ajotinê ya ji bo sinterkirinê zêde dike, rê dide ku seramîkên hişk li germahiyên 100-200 °C kêmtir ji yên ku di sinterkirina bê zext de têne bikar anîn de werin hilberandin. Ev rêbaz bi gelemperî ji bo çêkirina seramîkên blokê yên nisbeten hêsan tê bikar anîn, lê dijwar e ku meriv hewcedariyên qalind û şikilê ji bo materyalên substratê bicîh bîne.
4. Çirûska Plasmayê (SPS):SPS ji hêla ziravkirina bilez, paqijkirina genim, û germahiya sinterkirinê ya kêmkirî ve tête diyar kirin. Lêbelê, SPS di amûran de veberhênanek girîng hewce dike, û amadekirina seramîkên Si₃N4-ê yên germî yên bilind bi riya SPS hîn jî di qonaxa ceribandinê de ye û hîn jî nehatiye pîşesaziyê.
5. Zêdekirina Zexta Gazê (GPS):Bi pêkanîna zexta gazê, ev rêbaz di germahiyên bilind de hilweşîna seramîk û windakirina giraniyê asteng dike. Hilberîna seramîkên dendika bilind hêsantir e û hilberîna hevîrê dike. Lêbelê, pêvajoyek yek-gavekî ya sinterkirina zexta gazê têdikoşe ku hêmanên avahîsaziyê bi reng û avahiyek yekgirtî ya hundurîn û derveyî hilberîne. Bikaranîna pêvajoyek sinterkirinê ya du-gav an pir-gav dikare bi girîngî naveroka oksîjena intergranular kêm bike, guheztina germahiyê baştir bike, û taybetmendiyên giştî zêde bike.
Lêbelê, germahiya ziravkirina bilind a du-gavekî ziravkirina zexta gazê rê li lêkolînên berê girtiye ku bi giranî li ser amadekirina binerdeyên seramîk ên Si₃N4 bi guheztina germî ya bilind û hêza guheztina germahiya jûreyê bisekinin. Lêkolîna li ser seramîkên Si₃N4 bi taybetmendiyên mekanîkî yên berfireh û taybetmendiyên mekanîkî yên germahiya bilind bi rêkûpêk sînordar e.
Ji bo Si₃N₄ Rêbaza Hilberîna Du Gav-Pêvajoya Gaz-Pressure
Yang Zhou û hevalên xwe yên ji Zanîngeha Teknolojiyê ya Chongqing pergala alîkariyê ya 5% wt. Yb2O3 + 5 wt.% Al2O3 bikar anîn da ku seramîkên Si₃N4 amade bikin ku bi karanîna pêvajoyên sînterkirina zexta gazê ya yek gav û du gav li 1800 °C bikar tînin. Seramîkên Si₃N4 yên ku ji hêla pêvajoya du-gavekî veguheztinê ve têne hilberandin xwedan dendika bilindtir û taybetmendiyên mekanîkî yên berfirehtir in. Ya jêrîn bandorên yek-gavek û du-gav-gav-gav-pêvajoyên şilkirina zexta gazê li ser mîkrostruktur û taybetmendiyên mekanîkî yên pêkhateyên seramîk ên Si3N4 kurt dike.
Densîte Pêvajoya denserkirina Si₃N4 bi gelemperî sê qonaxan pêk tîne, ku di navbera qonaxan de bi hev ve diçin. Qonaxa yekem, ji nû vesazkirina parçikan, û qonaxa duyemîn, hilweşandin-barîn, qonaxên herî krîtîk ên ji bo dendibûnê ne. Dema reaksiyonê ya têr di van qonaxan de bi girîngî tîna nimûneyê çêtir dike. Dema ku germahiya pêşdibistanê ya ji bo pêvajoya du-gavekî 1600 ° C tête danîn, gewriyên β-Si3N4 çarçoveyek çêdikin û porên girtî diafirînin. Piştî pêşîlêgirtinê, germkirina bêtir di bin germahiya bilind û zexta nîtrojenê de herikîna qonaxa şil û dagirtinê pêşve dike, ku ev yek dibe alîkar ku porên girtî ji holê rakin, û tîrêjiya seramîkên Si₃N4 bêtir çêtir bikin. Ji ber vê yekê, nimûneyên ku ji hêla pêvajoya du-gavekî ve têne hilberandin ji yên ku ji hêla yek-gavekî ve têne hilberandin, tîrbûn û dendika têkildar bilindtir nîşan didin.
Qonax û Mîkroavahî Di dema sinterkirina yek-gavekî de, dema berdest ji bo vesazkirina parçikan û belavkirina sînorê genim sînordar e. Di pêvajoya sinterkirina du-gavekî de, gava yekem di germahiya nizm û zexta gazê ya nizm de tê rêve kirin, ku dema vesazkirina perçeyê dirêj dike û di encamê de gewriyên mezin çêdibe. Dûv re germahî heya qonaxa germahiya bilind tê zêde kirin, ku li wir dexl di pêvajoya gihandina Ostwald de mezinbûna xwe didomîne, û seramîkên Si₃N4-ê bi dendika bilind derdixe.
Taybetmendiyên Mekanîkî Nermbûna qonaxa navgirokî di germahiyên bilind de sedema bingehîn a kêmbûna hêzê ye. Di sinterkirina yek-gavekî de, mezinbûna anormal di navbera genim de porên piçûk diafirîne, ku pêşî li pêşveçûnek girîng di hêza germahiya bilind de digire. Lêbelê, di pêvajoya sinterkirina du-gavekî de, qonaxa şûşê, bi yekrengî di nav sînorên genim de tê belav kirin, û gewherên bi yekrengî hêza navborî zêde dikin, û di encamê de hêza berzkirina germahiya bilind bilind dibe.
Di encamê de, girtina dirêj a di dema sinterkirina yek-gavekî de dikare bi bandorkeriya hundurîn kêm bike û reng û strukturek hundurîn a yekgirtî bi dest bixe, lê dibe ku bibe sedema mezinbûna anormal, ku hin taybetmendiyên mekanîkî xirab dike. Bi xebitandina pêvajoyek sinterkirinê ya du-gave - bi karanîna pêşdibistanên germahiya nizm ji bo dirêjkirina dema ji nû vesazkirina perçeyan û girtina germahiya bilind ji bo pêşvebirina mezinbûna tovên yekreng - seramîkek Si₃N4 bi dendika têkildar 98,25%, mîkrosaziya yekreng, û taybetmendiyên mekanîkî yên berbiçav. dikare bi serkeftî were amadekirin.
| Nav | Substrate | Pêkhatina qatê Epitaxial | Pêvajoya epitaxial | navîn Epitaxial |
| Silicon homoepitaxial | Si | Si | Epîtaksiya Qonaxa Vaporê (VPE) | SiCl4+H2 |
| Silicon heteroepitaxial | Yaqût an spinel | Si | Epîtaksiya Qonaxa Vaporê (VPE) | SiH4+H2 |
| GaAs homoepitaxial | GaAs | GaAs GaAs | Epîtaksiya Qonaxa Vaporê (VPE) | AsCl3+Ga+H2 (Ar) |
| GaAs | GaAs GaAs | Epîtaksiya Tîrêjên Molekular (MBE) | Ga+As | |
| GaAs heteroepitaxial | GaAs GaAs | GaAlAs/GaAs/GaAlAs | Epîtaksiya Qonaxa Hêvî (LPE) Qonaxa Vaporê (VPE) | Ga+Al+CaAs+ H2 Ga+AsH3+PH3+CHl+H2 |
| GaP homoepitaxial | Qelîştok | GaP(GaP;N) | Epîtaksiya Qonaxa Hêvî (LPE) Epîtaksiya Qonaxa Hêvî (LPE) | Ga+GaP+H2+(NH3) Ga+GaAs+GaP+NH3 |
| Superlattice | GaAs | GaAlAs/GaAs (zîvirok) | Epîtaksiya Tîrêjên Molekular (MBE) MOCVD | Ca, As, Al GaR3+AlR3+AsH3+H2 |
| InP homoepitaxial | InP | InP | Epîtaksiya Qonaxa Vaporê (VPE) Epîtaksiya Qonaxa Hêvî (LPE) | PCl3 + Di + H2 Di+InAs+GaAs+InP+H2 |
| Si/GaAs Epitaxy | Si | GaAs | Epîtaksiya Tîrêjên Molekular (MBE) MOGVD | Ga, Wek GaR3+AsH3+H2 |
Dema şandinê: Dec-24-2024