碳化硅制备工艺
碳化硅制备工艺:
固相法
- 碳热还原法:将石英砂和焦炭按一定比例混合,在高温电阻炉中加热到2200℃至2500℃,使石英砂中的二氧化硅与焦炭中的碳发生反应生成碳化硅,反应式为SiO₂ + 3C → SiC + 2CO↑ ,生成的碳化硅晶体出炉后还要经过手选、破碎、磁选、筛分等工序,以获得纯净的碳化硅。
- 自蔓延高温合成法:利用反应物之间的化学反应热,在极短时间内使局部温度急剧升高,引发化学反应自动持续进行,从而合成碳化硅。
- 机械粉碎法:通过机械力作用将块状的碳化硅原料粉碎成所需的粒度,但产品纯度不高,且粉碎过程中可能引入杂质。
气相法
- 化学气相沉积法(CVD):在反应炉内引入含硅和碳的气体,如三氯甲基硅烷、甲烷等,在高温和一定压力下,气体分子分解并在衬底上沉积形成碳化硅薄膜,可用于制备高纯度、高性能的碳化硅材料,适用于半导体器件制造。
- 物理气相传输法(PVT):将精制的碳化硅粉末放在高温生长炉中,在适当的温度梯度和气压下,碳化硅粉末升华分解为 Si、Si₂C、SiC₂ 等气相成分,这些气相物质从高温区传输到低温的籽晶处,并在籽晶上结晶成块状碳化硅晶体 。
液相法
- 溶胶 - 凝胶法:以硅源和碳源的前驱体溶液为原料,通过水解、缩聚等化学反应形成溶胶,再经过凝胶化、干燥、高温处理等步骤,得到碳化硅粉体。
- 聚合物热分解法:利用含硅和碳的聚合物在高温下分解,生成碳化硅,可制备出纳米级的碳化硅微粉,但工序复杂。
- 高温溶液生长法:将硅和助熔剂放入高纯碳化硅原料中,加热使原料熔融,通过控制温场形成温度梯度,将籽晶与高温溶液接触,使晶体生长。
沈阳佳美机械-杨晓波18540392393