සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් තාක්ෂණය සහ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ක්ෂේත්‍රයේ එහි යෙදීම

I. සිලිකන් කාබයිඩ් ව්යුහය සහ ගුණාංග

සිලිකන් කාබයිඩ් SiC හි සිලිකන් සහ කාබන් අඩංගු වේ. එය සාමාන්‍ය බහුරූපී සංයෝගයකි, ප්‍රධාන වශයෙන් α-SiC (ඉහළ උෂ්ණත්ව ස්ථායී වර්ගය) සහ β-SiC (අඩු උෂ්ණත්ව ස්ථායී වර්ගය) ඇතුළත් වේ. බහුරූපතා 200කට වඩා ඇති අතර, ඒවා අතර β-SiC හි 3C-SiC සහ 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, සහ α-SiC හි 15R-SiC වඩාත් නියෝජනය වේ.

රූපය SiC බහුරූපී ව්‍යුහය උෂ්ණත්වය 1600℃ ට වඩා අඩු වූ විට, SiC පවතින්නේ β-SiC ආකාරයෙන් වන අතර එය 1450℃ පමණ උෂ්ණත්වයකදී සිලිකන් සහ කාබන් සරල මිශ්‍රණයකින් සෑදිය හැක. එය 1600℃ ට වඩා වැඩි වූ විට, β-SiC සෙමෙන් α-SiC හි විවිධ බහුරූපී බවට පරිවර්තනය වේ. 4H-SiC 2000℃ පමණ උත්පාදනය කිරීම පහසුය; 6H සහ 15R බහු වර්ග 2100℃ ට වැඩි ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ජනනය කිරීම පහසුය; 6H-SiC 2200℃ ට වැඩි උෂ්ණත්වවලදී ද ඉතා ස්ථායීව පැවතිය හැක, එබැවින් එය කාර්මික යෙදුම්වල බහුලව දක්නට ලැබේ. පිරිසිදු සිලිකන් කාබයිඩ් යනු අවර්ණ සහ විනිවිද පෙනෙන ස්ඵටිකයකි. කාර්මික සිලිකන් කාබයිඩ් අවර්ණ, ලා කහ, ලා කොළ, තද කොළ, ලා නිල්, තද නිල් සහ කළු පවා, විනිවිදභාවයේ මට්ටම අඩු වේ. උල්ෙල්ඛ කර්මාන්තය සිලිකන් කාබයිඩ් වර්ණය අනුව වර්ග දෙකකට බෙදා ඇත: කළු සිලිකන් කාබයිඩ් සහ කොළ සිලිකන් කාබයිඩ්. අවර්ණ සිට තද කොළ දක්වා කොළ සිලිකන් කාබයිඩ් ලෙසත් ලා නිල් සිට කළු දක්වා කළු සිලිකන් කාබයිඩ් ලෙසත් වර්ග කෙරේ. කළු සිලිකන් කාබයිඩ් සහ කොළ සිලිකන් කාබයිඩ් යන දෙකම α-SiC ෂඩාස්‍ර ස්ඵටික වේ. සාමාන්‍යයෙන් සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් භාණ්ඩ අමුද්‍රව්‍ය ලෙස හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු භාවිතා කරයි.

2. සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් සකස් කිරීමේ ක්රියාවලිය

සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් ද්‍රව්‍ය සෑදී ඇත්තේ සිලිකන් කාබයිඩ් අමුද්‍රව්‍ය තලා, ඇඹරීමෙන් සහ ශ්‍රේණිගත කිරීමෙන් SiC අංශු ඒකාකාර අංශු ප්‍රමාණයේ ව්‍යාප්තියක් ඇතිව ලබා ගැනීම සඳහා වන අතර, පසුව SiC අංශු, සින්ටර් කරන ආකලන සහ තාවකාලික ඇලවුම් හරිත හිස් බවට තද කර, පසුව ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී සින්ටර් කිරීම. කෙසේ වෙතත්, Si-C බන්ධනවල ඉහළ සහසංයුජ බන්ධන ලක්ෂණ (~ 88%) සහ අඩු විසරණ සංගුණකය හේතුවෙන්, සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ ඇති ප්‍රධාන ගැටළුවක් වන්නේ සින්ටර් ඝනත්වයේ දුෂ්කරතාවයයි. අධි-ඝනත්ව සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීමේ ක්‍රමවලට ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීම, පීඩන රහිත සින්ටරින් කිරීම, වායුගෝලීය පීඩන සින්ටර් කිරීම, උණුසුම් පීඩන සින්ටර් කිරීම, ප්‍රතිස්ඵටිකීකරණ සින්ටර් කිරීම, උණුසුම් සමස්ථානික පීඩන සින්ටර් කිරීම, ස්පාර්ක් ප්ලාස්මා සින්ටර් කිරීම යනාදිය ඇතුළත් වේ.

කෙසේ වෙතත්, සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල අඩු අස්ථි බිඳීමේ දෘඪතාවේ අවාසිය, එනම් වැඩි බිඳෙනසුලු බවකි. මේ හේතුව නිසා මෑත වසරවලදී, ෆයිබර් (හෝ උඩු රැවුල) ශක්තිමත් කිරීම, විෂම අංශු විසුරුම ශක්තිමත් කිරීම සහ ශ්‍රේණියේ ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය වැනි සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි මත පදනම් වූ බහු-අදියර පිඟන් මැටි එකින් එක දර්ශනය වී මොනෝමර් ද්‍රව්‍යවල දෘඩතාව සහ ශක්තිය වැඩි දියුණු කරයි.

3. ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා ක්ෂේත්‍රයේ සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් යෙදීම

සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවලට විශිෂ්ට විඛාදන ප්‍රතිරෝධයක් ඇත, රසායනික ද්‍රව්‍ය ඛාදනය වීමට ප්‍රතිරෝධය දැක්විය හැකිය, සේවා කාලය දීර්ඝ කරයි, සහ පාරිසරික ආරක්ෂණ අවශ්‍යතා සපුරාලන හානිකර රසායනික ද්‍රව්‍ය නිකුත් නොකරයි. ඒ අතරම, සිලිකන් කාබයිඩ් බෝට්ටු ආධාරක ද වඩා හොඳ පිරිවැය වාසි ඇත. සිලිකන් කාබයිඩ් ද්‍රව්‍යවල මිල සාපේක්ෂ වශයෙන් ඉහළ මට්ටමක පැවතුනද, ඒවායේ කල්පැවැත්ම සහ ස්ථායීතාවය මඟින් මෙහෙයුම් පිරිවැය සහ ප්‍රතිස්ථාපන වාර ගණන අඩු කළ හැකිය. දිගු කාලීනව, ඒවාට ඉහළ ආර්ථික ප්‍රතිලාභ ඇති අතර ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බෝට්ටු ආධාරක වෙළඳපොලේ ප්‍රධාන ධාරාවේ නිෂ්පාදන බවට පත්ව ඇත.

ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා සෛල නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී ප්‍රධාන වාහක ද්‍රව්‍ය ලෙස සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරන විට, බෝට්ටු ආධාරක, බෝට්ටු පෙට්ටි, පයිප්ප සවි කිරීම් සහ සාදන ලද අනෙකුත් නිෂ්පාදන හොඳ තාප ස්ථායීතාවයක් ඇති අතර, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී විකෘති නොවන අතර හානිකර අවක්ෂේපිත දූෂක නොමැත. දැනට බහුලව භාවිතා වන ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු ආධාරක, බෝට්ටු පෙට්ටි සහ පයිප්ප සවි කිරීම් වෙනුවට ඒවාට සැලකිය යුතු පිරිවැය වාසි ඇත. සිලිකන් කාබයිඩ් බෝට්ටු ආධාරක ප්රධාන ද්රව්ය ලෙස සිලිකන් කාබයිඩ් වලින් සාදා ඇත. සාම්ප්‍රදායික ක්වාර්ට්ස් බෝට්ටු ආධාරක සමඟ සසඳන විට, සිලිකන් කාබයිඩ් බෝට්ටු ආධාරක වඩා හොඳ තාප ස්ථායීතාවයක් ඇති අතර ඉහළ උෂ්ණත්ව පරිසරවල ස්ථායීතාවය පවත්වා ගත හැකිය. සිලිකන් කාබයිඩ් බෝට්ටු ආධාරක ඉහළ උෂ්ණත්ව පරිසරයන් තුළ හොඳින් ක්‍රියා කරන අතර තාපය හා විකෘති හෝ හානිවලට පහසුවෙන් බලපාන්නේ නැත. නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේ ස්ථාවරත්වය සහ අනුකූලතාව පවත්වා ගැනීම සඳහා හිතකර වන ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිකාර අවශ්ය වන නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන් සඳහා ඒවා සුදුසු වේ.

සේවා කාලය: දත්ත වාර්තා විශ්ලේෂණයට අනුව: සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් වල සේවා කාලය බෝට්ටු ආධාරක, බෝට්ටු පෙට්ටි සහ ක්වාර්ට්ස් ද්රව්ය වලින් සාදන ලද පයිප්ප සවි කිරීම් වලට වඩා 3 ගුණයකට වඩා වැඩි වන අතර, පරිභෝජන ද්රව්ය ප්රතිස්ථාපනය කිරීමේ වාර ගණන බෙහෙවින් අඩු කරයි.