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碳化硅棍棒的应用前景及制造方法

发布时间:2020-01-15

  在半导体材料领域,一般将硅、锗等材料称为第一代半导体材料,将砷化镓、磷化铟等材料称为第二代半导体材料,而以碳化硅棒为代表的宽禁带半导体材料则被称为第三代半导体材料。如今,碳化硅已成为全球半导体产业的前沿和制高点,拥有广阔的应用前景。下面小编就带大家了解一下碳化硅棍棒的应用前景及制造方法

  首先是高亮度发光二极管(LED)。

  中科院物理所研究员、天科合达技术发明人陈小龙告诉《中国科学报》记者,由于碳化硅的热导率高、晶格匹配性好,因此适用于制备大功率、高亮度的LED。

  目前市场上蓝宝石基的LED发光效率可以达到120流明/瓦,而使用碳化硅的LED则能得到200流明/瓦,正处于实验室研发阶段的碳化硅基产品则已经达到300流明/瓦。这种大功率、高亮度的LED,在汽车前大灯、道路照明等领域均有重要的应用价值。

  这一点从碳化硅行业的龙头企业——美国科锐(Cree)公司的收入上可见一斑。2013年,科锐公司LED产品的营收为8亿美元,产品毛利为3.45亿美元,毛利润达43%。

  除了高亮度LED,碳化硅还是制造电力电子器件的理想材料。陈小龙告诉记者,碳化硅具有耐高电压、耐高温和节能等特点。同时,使用碳化硅的电力电子器件,体积可以做得非常小。因此,在新能源汽车、太阳能发电、机车牵引以及大功率输配电等领域,都将发挥重要作用。碳化硅还是射频微波器件的理想衬底材料,可以提高雷达、通信、电子对抗以及智能武器等的整体性能和可靠性。此外,碳化硅还可以用于制作人工宝石,而通过碳化硅外延生长制备石墨烯的技术也吸引了不少研究者的注意。

  据预测,到2019年,全球碳化硅单晶炉数量将超过3000台,碳化硅衬底产量将超过200万片,市场规模将达到20亿美元,外延材料市场规模约10亿美元。同时,碳化硅的发展还将带动上游单晶设备、外延设备产业和下游的器件以及模块等相关产业发展,规模将达数百亿美元。

  辊道窑用碳化硅棍棒及其制造方法,它是由绿碳化硅微粉、碳墨,石墨粉、高度粘接剂混合制成,在1700度高温中渗金属硅生成,可浇注、挤出、机压成型。

  碳化硅棍棒以其独特的配方及工艺,使之在抗热震稳定性,抗高温负荷等方面均优于氧化铝辊棒3—5倍,而价格仅为重结晶碳化硅的20—25%。

  碳化硅棍棒为日用瓷和卫生洁具陶瓷行业大力推广使用。

  从碳化硅制品生产过程来看,影响其质量的因素主要有三个方面:

  绿碳化硅微粉成分绿碳化硅微粉的成分不同,所制成的绿碳化硅微粉质碳化硅制品,其体积密度和抗压强度指标都会有差异。成型压力在同样条件下,不同成型压力对反映烧结碳化硅辊棒质量会有影响。SiC粒度组成也是影响反映烧结质碳化硅制品体积密度、显气孔率、抗压强度和导热性能等质量参数的重要因素之一。 
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