碳化硅在三大领域的作用?
在半导体领域的应用:碳化硅一维纳米材料由于自身的微观形貌和晶体结构使其具备更多独特的优异性能和更加广泛的应用前景,被普遍认为有望成为第三代宽带隙半导体材料的重要组成单元。第三代半导体材料即宽禁带半导体材料,又称高温半导体材料,主要包括碳化硅、氮化、氮化铝、氧化锌、金刚石等。
这类材料具有宽的禁带宽度、高的热导率、高的击穿电场、高的抗辐射能力、高的电子饱和速率等特点,适用于高温、高频、抗辐射及大功率器件的制作。第三代半导体材料凭借着其优异的特性,未来应用前景十分广阔。碳化硅可用于单晶硅、多晶硅、钾、石英晶体等、太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。
常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体,一种是绿碳化硅,含SiC?97%以上,主要用于磨硬质含金工具。另一种是黑碳化硅,有金属光泽,含SiC?95%以上,强度比绿碳化硅大,但硬度较低,主要用于磨铸铁和非金属材料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供开采的矿源。
工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的?α-SiC和立方体的β-SiC。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。
碳化硅的工业制法是用石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属。
厂产生的能量来自于燃料元件,核裂变产生的性裂变产物主要滞留在燃料元件内部,因此,燃料元件是反应堆的核心部件,直接影响核反应堆的经济性和安全性。可以预见,随着核安全性要求的不断提高,碳化硅材料在核能领域将获得更加广泛的应用,发挥更加重要的作用。
鉴于碳化硅材料各方面的优良特性,其有望成为重要的第三代半导体材料,未来会取代目前广泛应用的硅半导体材料,其应用领域更广,潜在市场更大,关系到国家经济的长远发展和战略安全。随着我国新能源汽车的推广和电网的升级改造,碳化硅材料将在电动汽车充电桩、提高电动汽车能源效率、智能电网建设、计算机领域等诸多方面得到大规模应用。