1. 碳化硅简介
碳化硅 (SiC) 是硅和碳的化合物，以其优异的硬度、导热性和耐高温性而闻名。它在半导体、磨料、陶瓷和高性能电子产品等行业有着广泛的应用。
2.历史与发现
碳化硅最早是由美国化学家爱德华·艾奇逊于19世纪末发现的，当时他正试图合成钻石。然而，他却合成了一种极其坚硬且热稳定的材料，并首次将其作为磨料投入商业使用。
3.碳化硅的性质
3.1 物理性质
- 极其坚硬（莫氏硬度为9.5，略低于钻石）
- 高熔点（~2,730°C）
- 优异的导热性
- 轻质高强度
3.2 化学性质
- 耐氧化和化学腐蚀
- 在高温环境下稳定
- 不溶于水和大多数酸
3.3 电气性能
- 宽带隙（~3.26 eV），非常适合高功率应用
- 高击穿电压
- 非常适合半导体和电力电子
4. 碳化硅的制造工艺
碳化硅主要通过艾奇逊法生产，该法将硅砂和碳（通常是焦炭）的混合物在电炉中加热，从而生成高纯度的碳化硅晶体。
4.1 常见制造方法
- 艾奇逊工艺： 生产用于磨料和耐火材料的块状碳化硅。
- 气相沉积： 用于高纯度半导体级SiC。
- 反应键合： 形成用于工业应用的碳化硅陶瓷。
5.碳化硅的应用
5.1 磨料和切削工具
由于其极高的硬度，碳化硅被广泛用于砂轮、砂纸和切削工具。
5.2 电子和半导体
碳化硅的高热稳定性和宽带隙使其成为电力电子、MOSFET 和高频设备的理想选择。
5.3 汽车和航空航天
碳化硅基材料用于高性能发动机和航空航天应用的轻质陶瓷部件。
6.碳化硅的优点
- 卓越的硬度和耐用性
- 卓越的热性能和电性能
- 耐磨损、抗氧化、耐极端温度
- 环保节能应用
7. 碳化硅的未来趋势
随着电动汽车、5G技术和大功率半导体的需求不断增长，预计未来几年SiC行业将大幅增长。
