Карбид кремния. Основные направления применения.





Карби́д кре́мния (карбору́нд) — бинарное неорганическое химическое соединение кремния с углеродом. Химическая формула SiC. В природе встречается в виде чрезвычайно редкого минерала — муассанита. Порошок карбида кремния был получен в 1893 году. Используется как абразив (для обработки поверхности различных материалов), полупроводник,

Из-за редкости нахождения в природе муассанита, карбид кремния, как правило, имеет искусственное происхождение. Простейшим способом производства является спекание кремнезема с углеродом в графитовой электропечи Ачесона при высокой температуре 1600—2500 °C:

Загрязнителями чаще всего являются азот и алюминий, они влияют на электропроводность полученного материала

другие способы производства:

Чистый карбид кремния можно получить с помощью так называемого процесса Лели[13], в котором порошкообразный SiC возгоняется в атмосфере аргона при 2500 °C и осаждается на более холодной подложке в виде чешуйчатых монокристаллов размерами до 2×2 см. Этот процесс дает высококачественные монокристаллы, в основном состоящие из 6H-SiC фазы (это связано с высокой температурой роста). Улучшенный процесс Лели при участии индукционного нагрева в графитовых тиглях дает еще большие монокристаллы до 10 см в диаметре[14]. Кубический SiC, как правило, выращивается с помощью более дорогостоящего процесса — химического осаждения паров[12][15].

Чистый карбид кремния также может быть получен путем термического разложения полимера полиметилсилана (SiCH3)n, в атмосфере инертного газа при низких температурах. Относительно CVD-процесса метод пиролиза более удобен, поскольку из полимера можно сформировать изделие любой формы перед запеканием в керамику[16][17][18][19].

Известно примерно 250 кристаллических форм карбида кремния[20]. Полиморфизм (способность вещества существовать в различных кристаллических структурах) SiC характеризуется большим количеством схожих кристаллических структур, называемых политипами. Они являются вариациями одного и того же химического соединения, которые идентичны в двух измерениях, но отличаются в третьем. Таким образом, их можно рассматривать как слои, сложенные в стопку в определённой последовательности[21].

Электропроводность

Карбид кремния является полупроводником, тип проводимости которого зависит от примесей. Проводимость n-типа получается при легировании азотом или фосфором, а p-тип — с помощью алюминия, бора, галлия или бериллия[2]. Металлическая проводимость была достигнута за счет сильного легирования бором, алюминием и азотом.

Сверхпроводимость была обнаружена в политипах 3C-SiC:Al, 3C-SiC:B и 6H-SiC:B при одинаковой температуре — 1,5 К[28].

Физические свойства:

Карбид кремния является твердым, тугоплавким веществом. Кристаллическая решетка аналогична решетке алмаза. Является полупроводником.[29]

· Стандартная энтальпия образования (298 К, кДж/моль): −66,1[30]

· Стандартная энергия Гиббса образования (298 К, кДж/моль): −63,7[30]

· Стандартная энтропия образования (298 К, Дж/моль·K): 16,61[30]

· Стандартная мольная теплоемкость (298 К, Дж/моль·K): 26,86[30]

· Характер кристаллической решётки: атомный. Энергия кристаллической решётки: 299 ккал/г·форм[31]

Химические свойства

Карбид кремния является единственным бинарным соединением, образуемым элементами IV группы Периодической таблицы элементов Д.И.Менделеева. По типу химической связи карбид кремния относится к ковалентным кристаллам.





Читайте также:
Термины по теме «Социальная сфера»: Общество — сумма связей, система отношений, возникающая...
Эталон единицы силы электрического тока: Эталон – это средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и хранение...
Основные этапы развития астрономии. Гипотеза Лапласа: С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно...
Что такое филология и зачем ею занимаются?: Слово «филология» состоит из двух греческих корней...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.013 с.