في الوقت الحاضر، لا تزال هناك فجوة بين الركيزة الخزفية ذات الموصلية الحرارية العالية Si3N4 التجارية في الصين والدول الأجنبية. لذلك، فإن البحث والتطوير للركيزة الخزفية Si3N4 ذات الموصلية الحرارية العالية سوف يعزز بالتأكيد التطور الكبير لتكنولوجيا IGBT (ترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة) في الصين، ويحقق اختراقًا في المجالات الراقية مثل الطاقة الجديدة.

في السنوات الأخيرة، تم تحسين التوصيل الحراري الفعلي لمواد الركيزة الخزفية من نيتريد السيليكون بشكل مستمر، ولكن لا تزال هناك فجوة كبيرة في التوصيل الحراري النظري. في الوقت الحاضر، تشير الأدبيات إلى طرق تحسين التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون، مثل تقليل محتوى الأكسجين الشبكي، وتعزيز التحول البلوري، وتحقيق النمو الاتجاهي للحبوب، وما إلى ذلك. تشرح هذه الورقة كيفية تحسين التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون وتحقيق تكنولوجيا التشكيل للإنتاج الضخم، مع التركيز على التقدم البحثي لسيراميك نيتريد السيليكون عالي التوصيل الحراري في الداخل والخارج.

1 تأثير الأكسجين شعرية

آلية نقل الحرارة الرئيسية لنتريد السيليكون هي اهتزاز الشبكة، الذي يوصل الحرارة من خلال الفونونات. اهتزاز الشبكة ليس خطيًا، وهناك تأثير اقتران معين بين الشبكات. سوف تتصادم الفونونات مع بعضها البعض، مما سيؤدي إلى تقليل متوسط ​​المسار الحر للفونونات. بالإضافة إلى ذلك، فإن جميع أنواع العيوب والشوائب والواجهات الحبيبية في بلورة Si3N4 ستتسبب في تشتت الفونون، وهو ما يعادل تقليل متوسط ​​المسار الحر للفونون، وبالتالي تقليل التوصيل الحراري. يوضح الشكل 3 البنية المجهرية لنتريد السيليكون.

الشكل 3: البنية المجهرية النموذجية لجسم نيتريد السيليكون الملبد

أظهرت النتائج أن الأكسجين الشبكي يعد أحد العيوب الرئيسية التي تؤثر على التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون من بين العديد من عيوب الشبكة. في عملية التلبيد، سيحدث تفاعل المحلول الصلب التالي في الأكسجين:

2 سيو2→ 2سيSi + 4 سN+VSi    (1)

في التفاعل، يتم إنشاء شواغر السيليكون، وسوف يسبب الاستبدال الذري بعض التشوه في البلورة، مما سيؤدي إلى تشتت الفونون، وبالتالي تقليل التوصيل الحراري لبلورة Si3N4.

كيتاياما وآخرون. درس بشكل منهجي العوامل التي تؤثر على التوصيل الحراري لبلورة Si3N4 من جانبين: الأكسجين الشبكي ومرحلة حدود الحبوب، ووجد أن حجم بلورة Si3N4 سيغير درجة تأثير العوامل المذكورة أعلاه. عندما يكون حجم الحبوب أقل من 1μm، فإن سمك الأكسجين الشبكي ومرحلة حدود الحبوب سوف تصبح العوامل الرئيسية التي تؤثر على التوصيل الحراري. عندما يكون حجم الحبوب أكبر من 1μm، فإن الأكسجين الشبكي هو العامل الرئيسي الذي يؤثر على التوصيل الحراري. ومع ذلك، فإن تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية يتطلب حبيبات بلورية كبيرة. لذلك، من المهم بشكل خاص تحضير نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية عن طريق تقليل محتوى الأكسجين الشبكي. يتم وصف الطرق الفعالة لتقليل محتوى الأكسجين الشبكي من الجوانب التالية: اختيار المواد الخام، واختيار مساعدات التلبيد وتقليل الكربون في عملية التحضير.

1.1اختيار المواد الخام

من أجل تقليل محتوى الأكسجين في الشبكة البلورية لنيتريد السيليكون، من الضروري تقليل محتوى الأكسجين الشوائب من المسحوق الخام. في الوقت الحاضر، هناك طريقتان: الأولى هي استخدام مسحوق Si مع محتوى منخفض من الأكسجين كمواد خام، والحصول على سيراميك Si3N4 ذو كثافة عالية وموصلية حرارية عالية من خلال خطوتين من نيترة وإعادة تلبيد مسحوق Si. يتم تسخين الجسم الكثيف لـ Si المكون من مسحوق Si ومساعد التلبيد إلى درجة حرارة قريبة من نقطة انصهار Si (1414 درجة مئوية) في جو النيتروجين، بحيث تتم نيترة Si وتحويلها إلى جسم متكلس مسامي Si3N4، والذي يتم تسخينه أيضًا إلى درجة حرارة أعلى لتلبيد Si3N4 المسامي إلى سيراميك Si3N4 الكثيف. والآخر هو التلبيد بمسحوق α-Si3N4 عالي النقاء مع محتوى أكسجين أقل، أو التلبيد مباشرة باستخدام β-Si3N4.

قام Zhou وZhu من اليابان بإعداد سلسلة من سيراميك نيتريد السيليكون مع الموصلية الحرارية التي تزيد عن 150 واط/(mk) بواسطة عملية SRBSN مع مسحوق Si كمادة خام. السبب الرئيسي للتوصيل الحراري العالي هو أنه بالمقارنة مع مسحوق α-Si3N4 التجاري العادي، فإن مسحوق Si بعد النيترة يحتوي على محتوى أقل من الأكسجين والشوائب.

بارك وآخرون. درس تأثير حجم الجسيمات من المواد الخام مسحوق Si على التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون، ووجد أن تقليل حجم الجسيمات من Si يمكن أن يضيق قناة نيتريد السيليكون، مما يفضي إلى القضاء على المسام في التلبيد عملية، وبالتالي الحصول على سيراميك نيتريد السيليكون عالي الكثافة. أظهرت النتائج أنه عندما يتم تقليل مسحوق Si إلى 1μm، يمكن أن تصل الكثافة النسبية لسيراميك نيتريد السيليكون إلى أكثر من 98%. ومع ذلك، في عملية تقليل حجم الجسيمات للمواد الخام بواسطة SRBSN، يتأكسد سطح المواد الخام بسهولة، ويزداد محتوى الأكسجين الشبكي في المواد الخام.

قوه وآخرون. أجرى تجربة مقارنة مع مسحوق Si و α-Si3N4 كمواد خام. لقد وجد أنه يمكن الحصول على مسحوق Si3N4 ذو محتوى أكسجين منخفض (0.36%، جزء الكتلة) عن طريق نيترة مسحوق Si، ويمكن تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية 66.5 وات/(مك) عن طريق التلبيد بدون ضغط. في ظل نفس الظروف، تبلغ الموصلية الحرارية لسيراميك نيتريد السيليكون المصنوع من α-Si3N4 56.8 واط/(mk) فقط.

يمكن أيضًا تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية باستخدام مسحوق α-Si3N4 عالي النقاء كمواد خام. دوان وآخرون. تم تحضير سيراميك α-Si3N4 بالكثافة والتوصيل الحراري وقوة الانحناء وصلابة الكسر وصلابة فيكرز تبلغ 3.20 جم سم 3 و 60 وات / (مك) و 668 ميجا باسكال و 5.13 ميجا باسكال م 1 / 2 و 15.06 جيجا باسكال على التوالي. كيم وآخرون. سيراميك نيتريد السيليكون المحضر ذو الموصلية الحرارية 78.8 واط / (مك) من α-Si3N4.

ليو شينغلي وآخرون. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو موصلية حرارية 108 وات/(مك) وقوة انحناء 626 ميجاباسكال باستخدام نسب مختلفة من مسحوق β-Si3N4/α-Si3N4 كمواد أولية. أظهرت النتائج أنه مع زيادة محتوى مسحوق β-Si3N4، يتناقص متوسط ​​نسبة الطول إلى القطر للحبيبات العمودية β-Si3N4، مما يؤدي إلى انخفاض الكثافة الظاهرية للحبوب، والزيادة المقابلة في العدد التكاملي البلوري العمودي، وانخفاض عدد الحبيبات بين الحبيبات. محتوى الطور وزيادة التوصيل الحراري.

بنغ منجمينج وآخرون. درس تأثير نوع المسحوق (β-Si3N4 أو α-Si3N4) ووقت الاحتفاظ بـ SPS على التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون. لقد وجد أن الموصلية الحرارية لسيراميك نيتريد السيليكون المحضر بمسحوق β-Si3N4 أعلى بنسبة 15% من سيراميك نيتريد السيليكون المحضر بمسحوق α-Si3N4 بنفس العملية، حيث تصل إلى 105 واط/(مك). انظر الجدول 1 لمقارنة التوصيل الحراري لمواد Si3N4 المحضرة من مواد خام مختلفة.

الجدول 1: مقارنة التوصيل الحراري لمواد Si3N4 المحضرة من مواد خام مختلفة

وفقا للبحث الشامل المذكور أعلاه، يمكن للعينات المصنوعة من مسحوق Si تحقيق الموصلية الحرارية العالية، ولكن من السهل أن تتأكسد في عملية الطحن، والعملية التجريبية مملة وتستغرق وقتا طويلا، وهو ما لا يفضي إلى الإنتاج الصناعي . عندما يتم استخدام مسحوق α-Si3N4 ذو النقاء العالي ومحتوى الأكسجين المنخفض كمواد خام، يمكن تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الأداء الممتاز بسبب نقاوته العالية، ولكن هذا سيؤدي إلى زيادة التكلفة، وهو ما لا يفضي إلى كميات كبيرة- إنتاج الحجم. على الرغم من أنه يمكن استخدام β-Si3N4 بدلاً من α-Si3N4 كمادة خام للحصول على سيراميك نيتريد السيليكون ذي الموصلية الحرارية العالية، فإن حبيبات β-Si3N4 على شكل قضيب ستعيق إعادة ترتيب الحبوب، مما يؤدي إلى صعوبة تكثيف المنتجات الملبدة.

1.2 اختيار مساعدات التلبيد

Si3N4 عبارة عن مركب تساهمي ذو معامل انتشار ذاتي صغير، ومن الصعب تشكيل بنية بلورية كثيفة عن طريق الانتشار الذاتي أثناء التلبيد. لذلك، يمكن الحصول على سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية عن طريق إضافة مساعدات التلبيد المناسبة وتحسين نسبة مساعدات التلبيد. عند درجة الحرارة العالية، يتفاعل مساعد التلبيد مع SiO2 على سطح Si3N4 لتكوين الطور السائل.وأخيرا، يتم تشكيل مرحلة الحدود الحبوب. ومع ذلك، فإن التوصيل الحراري لمراحل حدود الحبوب هو فقط 0.7 ~ 1 واط/(mk)، مما يقلل بشكل كبير من التوصيل الحراري لنتريد السيليكون. علاوة على ذلك، فإن إدخال بعض إضافات تلبيد الأكسيد سيؤدي إلى زيادة محتوى الأكسجين الشبكي لـ Si3N4 وانخفاض التوصيل الحراري.

في الوقت الحاضر، هناك أنواع كثيرة من مساعدات التلبيد لسيراميك نيتريد السيليكون، بما في ذلك مختلف أكاسيد الأتربة النادرة ومركبات المغنيسيوم والفلورايد ومساعدات التلبيد المركبة الخاصة بها. غالبًا ما تستخدم العناصر الأرضية النادرة لامتصاص الأكسجين من شبكة Si3N4 بسبب تقاربها العالي مع الأكسجين. في الوقت الحاضر، مساعدات التلبيد المختلطة شائعة الاستخدام هي أكسيد المغنيسيوم وأكسيد الأتربة النادرة.

جيا وآخرون. تمت إضافة Y2O3-MgO في عملية تلبيد سيراميك نيتريد السيليكون لتحضير سيراميك نيتريد السيليكون مع الموصلية الحرارية 64.4 واط / (مك). استخدم Go أيضًا Y2O3-MgO كمساعد للتلبد، ودرس تأثير حجم جسيم مساعد التلبد MgO على البنية المجهرية والتوصيل الحراري لنتريد السيليكون. لقد وجد أن إضافة جزيئات MgO الخشنة ستؤدي إلى التوزيع غير المتساوي لتركيبة الطور السائل أثناء التلبيد مما سيؤدي إلى نمو تفضيلي لحبيبات Si3N4 حول المنطقة الغنية بـ MgO مما يؤدي إلى زيادة نسبة الجزيئات الكبيرة. حبيبات Si3N4 في سيراميك Si3N4 النهائي وتحسين التوصيل الحراري.

ومع ذلك، فإن إضافة مساعدات تلبيد الأكسيد ستؤدي حتمًا إلى إدخال ذرات الأكسجين، لذلك من أجل تقليل شوائب الأكسجين في الشبكة البلورية، يمكن استخدام الأكسيد + غير الأكسيد كوسائل مساعدة للتلبيد. يانغ وآخرون. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون عالي التوصيل الحراري مع MgF2-Y2O3 كمضاف للتلبيد. لقد وجد أن MgF2 يمكن أن يقلل من لزوجة الطور السائل، ويسرع إعادة ترتيب الجسيمات، ويجعل خليط المسحوق يتكثف عند درجة حرارة أقل (1600 درجة مئوية) ووقت أقصر (3 دقائق). علاوة على ذلك، تساهم لزوجة الطور السائل المنخفضة والنسبة الذرية العالية لـ Si/N في انتقال الطور α→β ونمو الحبوب في سيراميك Si3N4، وبالتالي تحسين التوصيل الحراري لسيراميك Si3N4.

هو، وآخرون. أجرى اختبارًا مقارنًا مع MgF2-Y2O3 وMgO-Y2O3 كمساعدات تلبيد، واستكشف تأثير نسبة مساعدات التلبيد على التوصيل الحراري. بالمقارنة مع MgO-Y2O3، يتم زيادة التوصيل الحراري لسيراميك Si3N4 بنسبة 19% عند استخدام MgF2-Y2O3 كمساعد للتلبيد، ويمكن تحقيق أعلى توصيل حراري عندما تكون كمية الإضافة 4%MgF2 -5%Y2O3.

استخدم Li Y2Si4N6C-MgO بدلاً من Y2O3 -MgO كمادة مضافة للتلبيد. من خلال إدخال النيتروجين وتعزيز التخلص من السيليكا، تم تكوين نسبة عالية من النيتروجين إلى الأكسجين في المرحلة الثانية، مما أدى إلى زيادة حجم الحبوب، وانخفاض محتوى الأكسجين الشبكي، وزيادة استمرارية Si3N4 -Si3N4، و زيادة التوصيل الحراري لسيراميك Si3N4 من 92 وات/(مك) إلى 120 وات/(مك).

من أجل زيادة تحسين نسبة النيتروجين والأكسجين في الطور السائل وتقليل محتوى الأكسجين الشبكي، عادة ما يتم استخدام غير الأكاسيد كمساعدات تلبيد. تمت دراسة تأثيرات إضافات تلبيد الأكسيد وغير الأكسيد على البنية المجهرية والتوصيل الحراري والخواص الميكانيكية لـ Si3N4 بواسطة Lee. باستخدام MgSiN2 -YbF3 كمضاف للتلبيد، تم تحضير مادة سيراميك Si3N4 ذات موصلية حرارية تبلغ 101.5 واط/(مك) وقوة انحناء تبلغ 822～916 ميجا باسكال. بالمقارنة مع إضافات تلبيد الأكسيد، يمكن لـ MgSiN2 غير الأكسيد والفلورايد كمضافات تلبيد أن تقلل من الطور الثانوي ومحتوى الأكسجين الشبكي من نيتريد السيليكون، حيث يمكن أن يتفاعل فلوريد الأرض النادر مع SiO2 لتوليد SiF4، ويؤدي تبخر SiF4 إلى التخفيض من مرحلة حدود الحبوب وتقليل مرحلة حدود الحبوب SiO2، وبالتالي تحقيق الغرض من تحسين التوصيل الحراري. يظهر الجدول 2 مقارنة التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون المحضر بمساعدات تلبيد مختلفة، وتظهر البنية المجهرية في الشكل 4.

الجدول 2: مقارنة التوصيل الحراري لمواد Si3N4 المحضرة بوسائل تلبد مختلفة

الشكل 4. البنية المجهرية لإضافات الأكسيد (أ) MgO-Y2O3 و (د) MgO-Yb2O3، إضافات مختلطة (ب) MgSiN2 -Y2O3 و (e) MgSiN2 -Yb2O3، إضافات غير أكسيدية (ج) MgSiN2 -YF3 و (f) ) ملغ-Sin2-YF3.

في الوقت الحاضر، العناصر الأرضية النادرة الموجودة في أدوات التلبيد السائدة هي مركبات Y وYb، لكن بعض العناصر الأرضية النادرة لا يمكنها تحسين الكثافة. قوه وآخرون. تم استخدام ZrO2 -MgO-Y2O3 وEu2O3 -MgO-Y2O3 على التوالي كمساعدات تلبد لتحضير سيراميك نيتريد السيليكون. وقد وجد أن إضافة Eu2O3 -MgO-Y2O3 تمنع تكثيف سيراميك نيتريد السيليكون.

وفقًا للبحث المذكور أعلاه، بالمقارنة مع مساعدات تلبيد الأكسيد، يمكن لمساعدات التلبيد غير المؤكسد أن توفر ذرات نيتروجين إضافية، وتزيد نسبة النيتروجين إلى الأكسجين، وتعزز التحول البلوري، وتقلل SiO2 لتقليل محتوى أكسجين الشبكة ومرحلة حدود الحبوب.

1.3 الحد من الكربون

لا يمكن الحصول على مساعدات التلبيد المذكورة أعلاه، مثل Y2S4N6C وMgSiN2، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال محتوى الأكسجين الشبكي، من مصادر تجارية، وبالتالي تسبب مشاكل للإنتاج على نطاق واسع، كما أن المعالجة الحرارية ذات درجة الحرارة العالية ستؤدي أيضًا إلى ارتفاع التكلفة. لذلك، من منظور التطبيق الصناعي، من الأهمية بمكان تطوير طريقة تحضير بسيطة ورخيصة لسيراميك Si3N4 عالي التوصيل الحراري. لقد وجد أن تطعيم كمية معينة من الكربون في عملية التلبيد يمكن أن يقلل من شوائب الأكسجين، وهي طريقة فعالة لتقليل محتوى الأكسجين الشبكي.

يستخدم الكربون على نطاق واسع كمادة مضافة تلبيد للسيراميك غير المؤكسد، وتتمثل مهمته الرئيسية في إزالة شوائب الأكسيد من سطح المسحوق غير المؤكسد. وعلى هذا الأساس، وجد الباحثون أن إضافة كمية صغيرة من الكربون يمكن أن تقلل بشكل فعال محتوى الأكسجين الشبكي لسيراميك AlN، وبالتالي تحسين التوصيل الحراري لسيراميك AlN. وبالمثل، فإن إدخال الكربون في سيراميك Si3N4 يمكن أيضًا أن يقلل من محتوى الأكسجين، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه في عملية النتردة وما بعد التلبد، ستلعب كمية مناسبة من الكربون دورًا واضحًا للغاية في التخفيض، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من الضغط الجزئي لـ SiO وزيادة النسبة الذرية N / O للمرحلة الثانوية الحبيبية، وبالتالي تشكيل بنية مجهرية ثنائية النسق، والحصول على جزيئات نيتريد السيليكون الكبيرة والنحيلة، وتحسين التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون.

Li عندما يتم استخدام BN/ الجرافيت بدلاً من BN كلوحة قاعدة مسحوق، فإن التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون يزداد بنسبة 40.7%. لقد وجد أن التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون لا يزال من الممكن أن يصل إلى 121 واط/(mk) حتى لو وصل محتوى الأكسجين في مسحوق Si إلى 4.22% بعد طحن الكرة. السبب الرئيسي هو أن الجرافيت لديه قدرة تخفيض قوية. في عملية النيترة، يمكن أن يعزز إزالة SiO2، ويغير التركيب الكيميائي للمرحلة الثانوية، ويعزز بشكل أكبر إزالة المرحلتين الثانويتين SiO2 وY2Si3O3N4 في عملية التلبيد، مما يجعل المنتج ينتج حبيبات أكبر تشبه القضيب ، مما يقلل من محتوى الأكسجين الشبكي ويحسن استمرارية Si3N4 -Si3N4. أظهرت النتائج أنه على الرغم من أن بعض الكربون قد تم تطعيمه، إلا أن مقاومة نيتريد السيليكون تظل دون تغيير، ولكن المنتج النهائي لديه نسبة فقدان كتلة عالية (25.8٪)، مما يزيد من تكلفة فقدان المواد الخام.

لي وآخرون. وجد أن الجرافيت الزائد سوف يتفاعل مع Si3N4 على السطح، وهو العامل الرئيسي الذي يؤدي إلى ارتفاع نسبة فقدان الكتلة في سيراميك نيتريد السيليكون. لذلك قاموا بتحسين عملية التحضير، واعتمدوا طريقة التلبيد بضغط الغاز المكونة من خطوتين، واستخدموا خليط المسحوق المكون من 5% (الجزء المولي) من الكربون المشوب بـ 93%α-Si3N4 -2%Yb2O3 -5%MgO كمواد خام للتلبيد. تجربة. أظهرت النتائج أن التوصيل الحراري لسيراميك Si3N4 يزداد من 102 وات/(مك) إلى 128 وات/(مك) بنسبة 25.5% مع إضافة الكربون. في عملية التلبيد الأولى، أدت عملية الاختزال الكربوثيرمال إلى خفض محتوى الأكسجين بشكل كبير وزيادة نسبة N/O في المرحلة الثانوية بين الحبيبات. في عينات Si3N4 شبه الجاهزة، ظهرت المرحلة الثانوية Y2Si4O7N2، وكان محتوى β-Si3N4 أعلى، وكانت حبيبات β-Si3N4 على شكل قضيب أكبر. في عملية التلبيد الثانية، تتفاعل المرحلة الثانية Y2Si4O7N2 مع الكربون لتكوين YbSi3N5، مما يقلل بشكل كبير من محتوى الأكسجين الشبكي، مما يؤدي إلى حبيبات خشنة على شكل قضيب وواجهة Si3N4 -Si3N4 أكثر إحكامًا، مما يحسن بشكل كبير التوصيل الحراري لسيراميك Si3N4. تظهر صورة SEM لـ Si3N4 المعدة في الشكل 5.

الشكل: 5 صورة مجهرية SEM للسطح المصقول والسطح المحفور بالبلازما للعينة الخزفية النهائية Si3N4: (أ) صور منخفضة الطاقة لـ a) SN و (b) SNC؛ صور عالية الطاقة لـ (c) SN و (d) SNC

تعد إضافة الكربون إلى سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية طريقة فعالة لتقليل محتوى الأكسجين الشبكي. تتميز هذه الطريقة بمتطلبات منخفضة على محتوى الأكسجين في المواد الخام ومساعدات التلبيد، مما يقلل من تكلفة تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذي الموصلية الحرارية العالية. ومع التحسين المستمر للتكنولوجيا، من المتوقع أن يتم تطبيقها في الإنتاج الصناعي.

2 التحول البلوري واتجاه المحور البلوري.

2.1 تأثير التحول البلوري على التوصيل الحراري وطرق التحسين

الموصلية الحرارية لـ β-Si3N4 أعلى من α-Si3N4 بسبب بنيتها الأكثر تناسقًا. في عملية تلبيد سيراميك نيتريد السيليكون عند درجة حرارة عالية، سيتم تحويل مرحلة درجة الحرارة المنخفضة α-Si3N4 من المواد الخام إلى مرحلة درجة الحرارة المرتفعة β-Si3N4 من خلال آلية الذوبان والترسيب، ولكن تحول النوع البلوري لا يتم كاملة في عملية التلبيد، وسوف يؤثر α-Si3N4 غير المتحول بشكل كبير على التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون. من أجل تعزيز التحول البلوري والحصول على نسبة β/(α+β) أعلى، فإن الطرق المستخدمة بشكل شائع في الوقت الحاضر هي: (1) تغيير نظام التلبيد، مثل زيادة درجة حرارة التلبيد، وإطالة وقت التلبيد والحرارة اللاحقة علاج؛ (2) تتم إضافة كمية مناسبة من حبيبات الكريستال على شكل قضيب β-Si3N4 إلى α-Si3N4 كبلورات بذور. يوضح الشكل 6 توزيع البنية المجهرية ثنائية النسق لسيراميك نيتريد السيليكون بعد إضافة البذور.

الشكل 6. توزيع البنية المجهرية ثنائية الوضع لسيراميك β-Si3N4 بعد إضافة بلورة البذور.

تشو وآخرون. استكشف تأثيرات أوقات التلبيد المختلفة على التوصيل الحراري وقوة الانحناء وصلابة الكسر لسيراميك نيتريد السيليكون. يتبين من الجدول 3 أن التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون يزداد تدريجيًا مع إطالة زمن التلبد. ويرجع ذلك أساسًا إلى النمو المستمر للحبيبات البلورية وزيادة محتوى β-Si3N4 وانخفاض محتوى الأكسجين الشبكي مع عملية الذوبان والترسيب. تونغ ون شين وآخرون. درس تأثير درجة حرارة التلبيد على التوصيل الحراري لـ Si3N4، ووجد أن العينات الملبدة عند 1600 درجة مئوية تحتوي على كل من الطور α والطور β. بعد أن ترتفع درجة حرارة التلبيد إلى 1700 درجة مئوية و1800 درجة مئوية، توجد مرحلة β فقط في العينة. مع زيادة درجة حرارة التلبيد، تزداد الموصلية الحرارية للعينة، والتي قد تكون ناجمة عن زيادة حجم الحبوب، وانخفاض محتوى السائل وتكوين "كبسولة زجاجية" مستقلة في الطور السائل على حافة حدود الحبوب المتعددة .

الجدول 3: مقارنة أداء Si3N4 في أوقات تلبيد مختلفة

تشو وآخرون. وجد أن إضافة β-Si3N4 كبلورة بذرة أثناء التلبيد يمكن أن تحصل على سيراميك نيتريد السيليكون بدرجة تكثيف أعلى وموصلية حرارية. من أجل تعزيز التحول البلوري بشكل أكبر والحصول على حبيبات نيتريد السيليكون كبيرة الحجم، يمكن استخدام β-Si3N4 بدلاً من α-Si3N4 كمسحوق أولي لتحضير سيراميك نيتريد السيليكون عالي التوصيل الحراري. أضاف Liang Zhenhua وما إلى ذلك 1٪ (جزء كتلة) من جزيئات β-Si3N4 على شكل قضيب كبلورة بذرة، ووصلت الموصلية الحرارية لسيراميك نيتريد السيليكون إلى 158 واط / (مك). ليو شينغلي وآخرون. استكشف تأثير النسب المختلفة لـ β-Si3N4 / α-Si3N4 على التوصيل الحراري والخواص الميكانيكية لسيراميك نيتريد السيليكون. أظهرت النتائج أنه عندما كانت جميع المواد الخام β-Si3N4، كانت الموصلية الحرارية لسيراميك نيتريد السيليكون هي الأعلى، حيث وصلت إلى 108 واط/(مك)، لكن قوة الانحناء انخفضت أيضًا.

وفقا للبحث المذكور أعلاه، فإن زيادة درجة حرارة التلبيد وإطالة وقت التلبيد يمكن أن يعزز التحول البلوري إلى حد ما. يمكن أن تؤدي إضافة كمية مناسبة من بلورة البذور β-Si3N4 لتعزيز التحول البلوري إلى زيادة نسبة β/(α+β) في وقت قصير، وجعل الحبوب البلورية تنمو بشكل كامل، والحصول على سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية.

2.2 تأثير اتجاه البلورة على التوصيل الحراري وطريقة تحسينه

نظرًا لأن معدل نمو المحور C أعلى من معدل نمو المحور A، فإن النمو متباين الخواص يؤدي إلى شكل قضيب β-Si3N4 وتباين خواصه الفيزيائية. الموصلية الحرارية لحبوب نيتريد السيليكون متباينة الخواص. تبلغ التوصيلات الحرارية النظرية للبلورة المفردة β-Si3N4 على طول المحور A والمحور C 170 واط/(mk) و450 واط/(mk) على التوالي. لذلك، يمكن اعتماد الطرق المناسبة في عملية التشكيل لتحقيق الترتيب الاتجاهي وتعزيز النمو الاتجاهي لحبيبات نيتريد السيليكون. في الوقت الحاضر، طرق التشكيل التي يمكن أن تجعل الحبوب تنمو بشكل اتجاهي تشمل قولبة صب الشريط، قولبة الضغط الساخن وقولبة الحشو.

تحت تأثير المجال المغناطيسي الخارجي، يكون لبلورة نيتريد السيليكون فرق نمو واضح على طول كل محور بلوري. ويرجع ذلك أساسًا إلى اختلاف القابلية المغناطيسية لبلورة نيتريد السيليكون على طول كل محور بلوري. تحت تأثير المجال المغناطيسي المعزز الخارجي، ستخضع بلورة نيتريد السيليكون لتأثير عزم الدوران. من خلال تدوير زاوية معينة للحصول على الحد الأدنى من طاقة المغنطة، يكون التعبير عن الطاقة الدافعة لدوران بلورات نيتريد السيليكون كما يلي:

حيث: V هو حجم الجزيئات، B هو المجال المغناطيسي المطبق، μ0 هو النفاذية المغناطيسية في الفراغ، χc و χa، B يمثلان القابلية المغناطيسية لبلورة نيتريد السيليكون على طول المحور C والمحور A، B، على التوالي، و | Δ χ| هي القيمة المطلقة لفرق الحساسية المغناطيسية للبلورة على طول كل محور بلوري. والتعبير عن طاقة الحركة الحرارية u للجزيئات هو:

يو = 3 ن ن0kB (4)

حيث: n هو عدد مولات جزيئات المادة، N0 هو ثابت أفوجادرو، kB هو ثابت بولتزمان، وt هي درجة الحرارة. عندما تكون δ e أكبر من u، يمكن تدوير الجسيمات بواسطة المجال المغناطيسي. كما يظهر في الشكل. 7، إذا كان المحور جمع القابلية المغناطيسية العالية، سيتم ترتيب الجسيمات على شكل قضيب بالتوازي مع المجال المغناطيسي؛ إذا كانت القابلية المغناطيسية للمحور C منخفضة، فسيتم محاذاة الجسيمات على شكل قضيب بشكل عمودي على المجال المغناطيسي.

الشكل 7 رسم تخطيطي لتأثير المجال المغناطيسي على ترتيب الجزيئات السداسية الشكل في الشبكة: (أ) χ c > χ a، b؛ (ب) χc＜χa,b

يمكن تحضير العينات ذات البنية المجهرية الموجهة عن طريق إدخال مجال مغناطيسي قوي في عملية تشكيل السيراميك المغناطيسي الضعيف. نظرًا لأن الحساسية المغناطيسية χ c < χ a، b لحبيبات نيتريد السيليكون على طول كل محور، يمكن تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو اتجاه المحور C عن طريق الحشو وتقنيات أخرى في مجال مغناطيسي أفقي دوار. يظهر مبدأ التحضير في الشكل 8.

الشكل 8: تحضير السيراميك باتجاه المحور البلوري في المجال المغناطيسي

يانغ تشى قانغ وآخرون. استخدم صب حقن الهلام بدلاً من قولبة الحشو التقليدية لتحضير سيراميك نيتريد السيليكون الموجه على طول المحور A أو B في المجال المغناطيسي الطولي 6T، ودرس تأثيرات درجة حرارة التلبيد ووقت الاحتفاظ على نسيج سيراميك نيتريد السيليكون. أظهرت النتائج أن زيادة درجة حرارة التلبيد تعزز نسيج سيراميك نيتريد السيليكون، في حين أن إطالة وقت التلبيد له تأثير ضئيل على النسيج. ليانغ وآخرون. وجد أن حبيبات نيتريد السيليكون البلورية {0001} أظهرت علامات نمو على طول المحور Z وكان لها اتجاه قوي عند تحضير سيراميك نيتريد السيليكون عن طريق تلبيد الضغط الساخن. وهذا مفيد لتحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية. تشو وآخرون. تم إجراء عملية صب الحشو في مجال مغناطيسي أفقي يبلغ 12T، وتم الحصول على سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية مع الموصلية الحرارية 170 واط/(mk). لقد وجد أنه أثناء عملية الحشو، يدور القالب بسرعة 5 r/min لتكوين مجال مغناطيسي دوار، مما يؤدي إلى اتجاه المحور C لـ β-Si3N4 عموديًا على المجال المغناطيسي أثناء عملية التصلب، و معامل اتجاه المحور C هو 0.98. يوضح الشكل 9 تأثير المجال المغناطيسي ودوران القالب على اتجاه الحبوب لنتريد السيليكون على شكل قضيب.

الشكل 9: تأثير المجال المغناطيسي ودوران القالب على اتجاه الحبوب لنتريد السيليكون على شكل قضيب

في الوقت الحاضر، من الصعب تحقيق النمو الموجه لحبوب نيتريد السيليكون في الإنتاج على نطاق واسع. في الوقت الحاضر، يقتصر النمو الموجه لسيراميك نيتريد السيليكون المذكور في الأدبيات على مرحلة المختبر، ومن الضروري تحقيق النمو الموجه لحبيبات نيتريد السيليكون في الإنتاج الصناعي من خلال الطرق المناسبة، والتي لها آفاق تطبيق كبيرة لإعداد الحرارة العالية الموصلية نيتريد السيليكون السيراميك.

3 عملية تحضير الركيزة الخزفية

3.1 عملية صب

نظرًا لتصغير الأجهزة الإلكترونية للطاقة، يلزم أن يكون حجم وسمك ركائز سيراميك نيتريد السيليكون أكثر دقة. يتراوح نطاق سمك ركائز سيراميك نيتريد السيليكون التجارية من 0.3 إلى 0.6 مم من أجل تحقيق إنتاج واسع النطاق لمواد الركيزة الخزفية من نيتريد السيليكون، من المهم بشكل خاص اختيار طريقة التشكيل المناسبة. في الوقت الحاضر، هناك العديد من طرق التشكيل لتحضير سيراميك نيتريد السيليكون، مثل صب الشريط، والضغط الساخن، والحشو، والضغط المتوازن على البارد، وما إلى ذلك. ومع ذلك، من أجل تلبية متطلبات التصغير والتحسين وتحقيق النمو الاتجاهي لحبيبات نيتريد السيليكون في نفس الوقت، فإن صب الشريط هو بلا شك المفتاح لتحقيق هذا الهدف. الشكل 10 عبارة عن مخطط انسيابي لعملية الصب، ويتم وصف تحضير المواد الأساسية الخزفية من نيتريد السيليكون عن طريق الصب أدناه.

الشكل 10: مخطط تدفق عملية صب الشريط

يعتبر ملاط ​​صب الشريط هو العامل الأكثر أهمية لتحديد أداء الجسم الأخضر. يشتمل الملاط على المسحوق والمذيبات والمشتتات والموثقات والملدنات والمواد المضافة الأخرى. كل مكون له تأثير مهم على أداء الملاط، وكل مكون في الملاط سوف يؤثر أيضًا على بعضها البعض. على الرغم من أن صب الشريط له مزايا فريدة مقارنة بعمليات القولبة الأخرى، إلا أنه في الممارسة العملية، بسبب آليات تحرير الضغط المختلفة، من السهل التسبب في الانحناء، والتشقق، والتجاعيد، والسمك غير المتساوي وغيرها من الظواهر عندما يتم تجفيف ورقة صب الشريط. من أجل تحضير ملاط ​​صب موحد ومستقر وألواح صب ناعمة بعد التجفيف، من الضروري الانتباه إلى عوامل مثل قابلية بلل الملاط، الاستقرار والسمك الفارغ مع الحفاظ على الصيغة دون تغيير.

عندما يتم تحضير ورقة صب نيتريد السيليكون عن طريق الصب، أوتسوكا وآخرون. وتشو وآخرون. طرح نموذج تدفق السائل النظري، وتظهر العلاقة بين سماكة صفيحة الصب D ومعلمات الصب في الصيغة (5):

(5)

حيث: α يمثل معامل الانكماش لسمك الفراغ الرطب عند تجفيفه، ولزوجة الملاط وتجانسه تأثير كبير عليه؛ يمثل H وl ارتفاع وطول فجوة شفرة المكشطة على التوالي؛ η يمثل لزوجة الملاط؛ يمثل F الضغط في القادوس، والذي يتم تحديده بشكل عام من خلال ارتفاع الملاط؛ يمثل V السرعة النسبية لجهاز الصب وحامل الدعم. من أجل تحضير الركيزة الخزفية الرقيقة جدًا، من الضروري ضبط فجوة الشفرة بشكل صحيح والحفاظ على مستوى السائل ثابتًا للملاط مع الحفاظ على لزوجة وتوحيد الملاط معتدلاً.

في صب الشريط العضوي، بشكل عام، يتم استخدام الأزيوتروب كمذيب، ويكون تأثير الذوبان أفضل، لذلك من الضروري التأكد من أن المذيب لديه قابلية جيدة للبلل لجزيئات المسحوق، والتي ترتبط بالتوتر السطحي للمذيب، والذي يمكن موضحة بالصيغة (6):

  (6)

حيث θ هي زاوية التبول؛ يمثل γsv وγsl وγlv التوتر السطحي للغاز الصلب والسائل الصلب والغاز السائل على التوالي. يمكن أن نرى من الصيغة (6) أنه كلما كان γlv أصغر، كلما كان θ أصغر، مما يشير إلى قابلية أفضل للتبلل. يظهر عمل الترطيب في الشكل 11.

الشكل 11: رسم تخطيطي لعملية الترطيب

من أجل ضمان توحيد واستقرار ملاط ​​الصب، من الضروري إضافة المشتت، الذي تتمثل وظيفته الرئيسية في جعل سطح جزيئات المسحوق سهل البلل، وتقليل الطاقة الكامنة السطحية لجزيئات المسحوق لتسهيل تشتيتها، و رفع الحاجز المحتمل بين الجزيئات، مما يجعل الطين مستقرًا وموحدًا. يمكن وصف استقرار الملاط من خلال نظرية DLVO:

UT=UA+UR(7)

حيث: UA هي طاقة الجاذبية الكامنة لفان دير فالس؛ UR هي الطاقة الكامنة المثيرة للاشمئزاز. عندما يكون UR أكبر من UA، يكون الملاط مستقرًا. ومن أجل ضمان تجانس واستقرار الملاط، يجب أيضًا التحكم في جرعة المشتت. إذا كانت الجرعة أكثر من اللازم، فمن السهل ربط الجزيئات المنتجة، وهو أمر لا يفضي إلى الحصول على جزيئات مطرزة؛ إذا كانت الجرعة صغيرة جدًا، فمن السهل أن تتشتت إلى قطرات صغيرة، ويكون المونومر غير مستقر. مع تقدم التفاعل، قد تتكثف القطرات المشتتة أيضًا في كتل. دوان وآخرون. أعدت أولاً صفيحة صب ذات بنية مجهرية موحدة وكثافة نسبية تبلغ 56.08% عن طريق عملية الصب، ثم حصلت على سيراميك نيتريد السيليكون بكثافة نسبية تبلغ 99% وموصلية حرارية تبلغ 58 واط/(مك) عن طريق تلبيد ضغط الغاز. تشانغ وآخرون. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون الكثيف ذو الموصلية الحرارية 81 وات/(مك) بواسطة عملية صب الشريط وعملية التلبيد بضغط الغاز. لقد وجد أنه يمكن الحصول على أعلى موصلية حرارية عندما تكون نسبة المشتت (PE) والمواد الرابطة (PVB) والملدنات/الرابط والحمل الصلب 1.8% (جزء الكتلة)، 8% (جزء الكتلة)، 1.2% و33% ( جزء الحجم) على التوالي. تشانغ جينغشيان، وآخرون. تم أولاً تحضير الصفيحة المصبوبة من Si عن طريق صب الشريط، ثم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون مع الموصلية الحرارية البالغة 76 واط / (مك) عن طريق إزالة الشحوم والنيترة والتلبيد. في الوقت الحاضر، الموصلية الحرارية لسيراميك نيتريد السيليكون المحضرة عن طريق صب الشريط ليست عالية، وهي أقل بكثير من المستوى المذكور في الأدبيات (> 150 واط/(مك)). إنه المفتاح لإعداد ملاط ​​موحد ومستقر مع لزوجة معتدلة وقابلية جيدة للبلل من خلال تحسين العملية وتحسين نسبة كل مكون.

3.2 عملية التكلس

في الوقت الحاضر، طرق التلبيد الرئيسية لإعداد سيراميك نيتريد السيليكون هي تلبيد ضغط الغاز، تلبيد التفاعل، إعادة تلبيد، تلبيد البلازما الشرارة، تلبيد الضغط الساخن، إلخ. كل طريقة لها مزاياها وعيوبها. فيما يلي بعض طرق التلبيد الشائعة ملخصة بإيجاز.

يمكن لتلبيد ضغط الغاز (GPS) أن يعمل على تكثيف نيتريد السيليكون بسرعة في جو النيتروجين عن طريق الضغط والتسخين، وتعزيز التحول السريع لشكل بلوري α→β، والمساعدة في تحسين التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون. Li، إلخ. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية بواسطة طريقة تلبيد ضغط الغاز المكونة من خطوتين باستخدام α-Si3N4 كمواد خام. أولاً، تم تسخين المسحوق المختلط إلى 1500 درجة مئوية تحت ضغط النيتروجين بمقدار 1 ميجاباسكال ثم تلبيد عند درجة حرارة 1900 درجة مئوية لمدة 12 ساعة. من خلال تفاعل تلبيد ضغط الغاز المكون من خطوتين، تم تعزيز التحول البلوري لـ α → β-Si3N4 بشكل كبير، ووصلت التوصيل الحراري لسيراميك نيتريد السيليكون إلى 128 واط / (مك). كيم وآخرون. تم تسخينه إلى 1900 درجة مئوية في جو من النيتروجين يبلغ 0.9 ميجا باسكال بواسطة طريقة تلبيد ضغط الغاز، والحفاظ على درجة الحرارة لمدة 6 ساعات. وأخيراً، كانت الموصلية الحرارية لسيراميك نيتريد السيليكون 78.8 واط/(مك). لي وآخرون. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية 120 واط/(مك) بطريقة التلبد بضغط الغاز باستخدام Y2Si4N6C-MgO كمساعد للتلبيد.

عملية تلبيد البلازما (SPS) هي نوع من طريقة تلبيد العينات التي تحقق العمل المشترك لمجال الضغط ومجال درجة الحرارة والمجال الكهربائي. إنها تتميز بمزايا معدل التسخين السريع، درجة حرارة التلبيد المنخفضة ووقت التلبيد القصير. يانغ وآخرون. تم تحضير سيراميك Si3N4 مع الموصلية الحرارية 76 واط/(مك)، وقوة الانحناء 857.6 ميجا باسكال، والصلابة 14.9 جيجا باسكال وصلابة الكسر 7.7 ميجا باسكال م 1/2 بواسطة عملية SPS مع MgF2-Y2O3 كمضاف للتلبيد. تظهر التجربة أنه بسبب عمل المجال الكهربائي المطبق، من السهل انزلاق الجزيئات، مما يفضي إلى إعادة ترتيب الجزيئات، وبالتالي الحصول على جزيئات كبيرة الحبيبات، ويجعل Si3N4 يحقق تكثيفًا أعلى عند درجة حرارة أقل.

هو وآخرون. تم تحضير مواد سيراميك Si3N4 ذات موصلية حرارية تبلغ 82.5 واط/(مك)، وقوة انحناء تبلغ (911±47) ميجاباسكال وصلابة كسر تبلغ (8.47±0.31) ميجاباسكال.m1/2/2 بواسطة عملية SPS مع MgF2-Y2O3 وMgO- Y2O3 كمضافات تلبيد. يمكن لعملية SPS أيضًا أن تحل المشكلة المذكورة أعلاه والتي تتمثل في صعوبة تلبيد سيراميك نيتريد السيليكون باستخدام β-Si3N4 كمواد خام. بنغ منجمينج وآخرون. متكلس عند 1600 درجة مئوية لمدة 5 دقائق بواسطة عملية SPS، ثم يتم الاحتفاظ به عند 1900 درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ويتم الحصول على سيراميك نيتريد السيليكون الكثيف مع الموصلية الحرارية التي تصل إلى 105 واط / (مك). ليو وآخرون. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون عالي التوصيل الحراري بنجاح بكثافة تصل إلى 99٪ بواسطة SPS وعملية المعالجة الحرارية بنسب مختلفة من مسحوق β-Si3N4 /α-Si3N4 كمواد أولية.

يفضل الباحثون إعادة التلبد التفاعلي (SRBSN) لأنه يتم الحصول على الجسم الملبد المسامي Si3N4 عن طريق نيترة مسحوق Si، ثم تلبيده لتشكيل سيراميك نيتريد السيليكون الكثيف، الذي يحتوي على محتوى أكسجين أقل من سيراميك نيتريد السيليكون المحضر من α-Si3N4 التجاري. . تشو وآخرون. تم تحضير سيراميك Si3N4 ذو موصلية حرارية تصل إلى 177 واط / (مك) بواسطة عملية SRBSN. أظهرت النتائج أنه يمكن الحصول على الموصلية الحرارية العالية عن طريق إطالة وقت التلبيد وتقليل محتوى الأكسجين في الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، قاموا أيضًا بدراسة سلوك الكسر لسيراميك Si3N4 ذو الموصلية الحرارية العالية، ووجدوا أنه يتمتع بصلابة عالية للكسر (11.2 ميجاباسكال م1/2). تشو وآخرون. تم تحضير سيراميك Si3N4 بواسطة عملية SRBSN مع Y2O3 وMgO كمضافات. لقد وجد أن محتوى المادة المضافة Y2O3 -MgO وزمن التلبيد سيؤثر على التوصيل الحراري لـ Si3N4. عندما يكون المحتوى الإضافي 2%Y2O3 -4%MgO، تكون الموصلية الحرارية لسيراميك Si3N4 156 واط/(mk) بعد التلبيد لمدة 24 ساعة، وهو أعلى بنسبة 21% من سيراميك Si3N4 (128 واط/(mk)) بعد تلبيد لمدة 6 ساعات. تم تحضير سيراميك Li Si3N4 ذو الموصلية الحرارية التي تصل إلى 121 واط / (mk) بواسطة عملية SRBSN باستخدام Y2O3-MgO كمساعد تلبد.

يمكن أيضًا تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية العالية بطرق تلبيد أخرى. جيا وآخرون. سيراميك نيتريد السيليكون المحضر ذو الموصلية الحرارية 64.6 واط / (مك) عن طريق تلبيد الضغط العالي للغاية. دوان وآخرون. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون مع موصلية حرارية تبلغ 60 واط/(مك) عن طريق تلبيد بدون ضغط بدرجة حرارة منخفضة عند 1780 درجة مئوية مع 10% TiO2-MgO كمضاف للتلبيد. لي وآخرون. تم تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية 101.5 واط/(مك) بواسطة عملية التلبيد بالضغط الساخن.

وفقًا للبحث المذكور أعلاه، على الرغم من اختلاف طرق التلبيد، إلا أنه يمكن تحضير سيراميك نيتريد السيليكون ذو الخصائص الممتازة. من أجل تحقيق إنتاج واسع النطاق لسيراميك نيتريد السيليكون، يجب مراعاة عوامل مثل التكلفة وصعوبة التشغيل ودورة الإنتاج، لذلك فإن العثور على عملية تلبيد سريعة وبسيطة ومنخفضة التكلفة هو المفتاح.

4بطاقة

يحظى سيراميك Si3N4 بشعبية متزايدة في مجال أجهزة أشباه الموصلات عالية الطاقة نظرًا لقدرته على التوصيل الحراري العالي وخصائصه الميكانيكية الممتازة، ومن المتوقع أن يصبح مادة الركيزة الخزفية المفضلة للأجهزة الإلكترونية. ومع ذلك، هناك العديد من العوامل التي تحد من التوصيل الحراري، مثل عيوب الشبكة، وعناصر الشوائب، ومحتوى الأكسجين الشبكي، وحجم الحبوب، وما إلى ذلك، والتي تتسبب في انخفاض التوصيل الحراري الفعلي لسيراميك نيتريد السيليكون.

إخلاء المسؤولية: هذا المقال مستنسخ من "5G Industry Watch". تمثل هذه المقالة فقط آراء المؤلف الشخصية، وليس آراء Sacco Micro والصناعة. إنه مخصص فقط لإعادة الطباعة والمشاركة لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة الطبع. وفي حالة وجود أي مخالفة يرجى التواصل معنا لحذفها.