उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर का संश्लेषण

अर्धचालक क्षेत्र में SiC अपनी प्रमुखता कैसे प्राप्त करता है? 

यह मुख्य रूप से 2.3 से 3.3 ईवी तक की अपनी असाधारण विस्तृत बैंडगैप विशेषताओं के कारण है, जो इसे उच्च-आवृत्ति, उच्च-शक्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है। इस सुविधा की तुलना इलेक्ट्रॉनिक सिग्नलों के लिए एक व्यापक राजमार्ग के निर्माण, उच्च-आवृत्ति संकेतों के लिए सुचारू मार्ग सुनिश्चित करने और अधिक कुशल और तेज़ डेटा प्रोसेसिंग और ट्रांसमिशन के लिए एक ठोस नींव रखने से की जा सकती है।

इसका विस्तृत बैंडगैप, 2.3 से 3.3 ईवी तक, एक महत्वपूर्ण कारक है, जो इसे उच्च-आवृत्ति, उच्च-शक्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए आदर्श बनाता है। यह ऐसा है मानो इलेक्ट्रॉनिक सिग्नलों के लिए एक विशाल राजमार्ग तैयार कर दिया गया हो, जिससे उन्हें निर्बाध रूप से यात्रा करने की अनुमति मिल गई हो, इस प्रकार डेटा प्रबंधन और हस्तांतरण में बढ़ी हुई दक्षता और गति के लिए एक मजबूत आधार स्थापित हो गया हो।

इसकी उच्च तापीय चालकता, जो 3.6 से 4.8 W·cm⁻¹·K⁻¹ तक पहुंच सकती है। इसका मतलब है कि यह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक कुशल शीतलन "इंजन" के रूप में कार्य करते हुए, गर्मी को जल्दी से नष्ट कर सकता है। नतीजतन, SiC इलेक्ट्रॉनिक उपकरण अनुप्रयोगों की मांग में असाधारण रूप से अच्छा प्रदर्शन करता है जिनके लिए विकिरण और संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। चाहे अंतरिक्ष अन्वेषण में कॉस्मिक किरण विकिरण की चुनौती का सामना करना हो या कठोर औद्योगिक वातावरण में संक्षारक क्षरण से निपटना हो, SiC स्थिर रूप से काम कर सकता है और स्थिर बना रह सकता है।

इसकी उच्च वाहक संतृप्ति गतिशीलता, 1.9 से 2.6 × 10⁷ सेमी·एस⁻¹ तक है। यह सुविधा सेमीकंडक्टर डोमेन में इसकी अनुप्रयोग क्षमता को और व्यापक बनाती है, उपकरणों के भीतर इलेक्ट्रॉनों के तेज और कुशल संचलन को सुनिश्चित करके इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन को प्रभावी ढंग से बढ़ाती है, इस प्रकार अधिक शक्तिशाली कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करती है।

SiC (सिलिकॉन कार्बाइड) क्रिस्टल सामग्री के विकास का इतिहास कैसे विकसित हुआ है? 

SiC क्रिस्टल सामग्रियों के विकास को पीछे मुड़कर देखना वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति की किताब के पन्ने पलटने जैसा है। 1892 की शुरुआत में, एचेसन ने संश्लेषण के लिए एक विधि का आविष्कार कियाSiC पाउडरसिलिका और कार्बन से, इस प्रकार SiC सामग्रियों का अध्ययन शुरू हुआ। हालाँकि, उस समय प्राप्त SiC सामग्रियों की शुद्धता और आकार सीमित थे, कपड़े लपेटे हुए एक शिशु की तरह, जिसमें अनंत क्षमता थी, फिर भी निरंतर विकास और शोधन की आवश्यकता थी।

यह 1955 की बात है जब लेली ने उर्ध्वपातन तकनीक के माध्यम से अपेक्षाकृत शुद्ध SiC क्रिस्टल को सफलतापूर्वक विकसित किया, जो SiC के इतिहास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर था। हालाँकि, इस विधि से प्राप्त SiC प्लेट जैसी सामग्री आकार में छोटी थी और इसमें बड़े प्रदर्शन भिन्नताएं थीं, असमान सैनिकों के समूह की तरह, उच्च-स्तरीय अनुप्रयोग क्षेत्रों में एक मजबूत लड़ाकू बल बनाना मुश्किल हो रहा था।

यह 1978 और 1981 के बीच की बात है जब ताईरोव और स्वेतकोव ने बीज क्रिस्टल की शुरुआत करके और सामग्री परिवहन को नियंत्रित करने के लिए तापमान प्रवणता को सावधानीपूर्वक डिजाइन करके लेली की विधि का निर्माण किया। यह अभिनव कदम, जिसे अब उन्नत लेली विधि या बीज-सहायता उर्ध्वपातन (पीवीटी) विधि के रूप में जाना जाता है, SiC क्रिस्टल के विकास के लिए एक नई सुबह लेकर आया, SiC क्रिस्टल की गुणवत्ता और आकार नियंत्रण में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, और इसके लिए एक ठोस आधार तैयार किया गया। विभिन्न क्षेत्रों में SiC का व्यापक अनुप्रयोग।

SiC एकल क्रिस्टल के विकास में मुख्य तत्व क्या हैं? 

SiC पाउडर की गुणवत्ता SiC एकल क्रिस्टल की वृद्धि प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उपयोग करते समयβ-SiC पाउडरSiC एकल क्रिस्टल विकसित करने के लिए, α-SiC में एक चरण संक्रमण हो सकता है। यह संक्रमण वाष्प चरण में Si/C दाढ़ अनुपात को प्रभावित करता है, एक नाजुक रासायनिक संतुलन अधिनियम की तरह; एक बार बाधित होने पर, क्रिस्टल के विकास पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है, नींव की अस्थिरता के समान जिससे पूरी इमारत झुक जाती है।

वे मुख्य रूप से SiC पाउडर से आते हैं, जिनके बीच एक करीबी रैखिक संबंध मौजूद होता है। दूसरे शब्दों में, पाउडर की शुद्धता जितनी अधिक होगी, एकल क्रिस्टल की गुणवत्ता उतनी ही बेहतर होगी। इसलिए, उच्च शुद्धता वाले SiC पाउडर को तैयार करना उच्च गुणवत्ता वाले SiC एकल क्रिस्टल को संश्लेषित करने की कुंजी बन जाता है। इसके लिए हमें पाउडर संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान अशुद्धता सामग्री को सख्ती से नियंत्रित करने की आवश्यकता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रत्येक "कच्चा माल अणु" क्रिस्टल विकास के लिए सर्वोत्तम आधार प्रदान करने के लिए उच्च मानकों को पूरा करता है।

संश्लेषण की विधियाँ क्या हैं?उच्च शुद्धता वाला SiC पाउडर? 

वर्तमान में, उच्च शुद्धता वाले SiC पाउडर को संश्लेषित करने के तीन मुख्य दृष्टिकोण हैं: वाष्प चरण, तरल चरण और ठोस चरण विधियाँ।

यह सीवीडी (रासायनिक वाष्प जमाव) और प्लाज्मा विधियों सहित गैस स्रोत में अशुद्धता सामग्री को चतुराई से नियंत्रित करता है। सीवीडी अल्ट्रा-फाइन, उच्च शुद्धता वाले SiC पाउडर प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान प्रतिक्रियाओं के "जादू" का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, कच्चे माल के रूप में (CH₃)₂SiCl₂ का उपयोग करके, उच्च शुद्धता, कम ऑक्सीजन वाले नैनो सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर को 1100 से 1400℃ तक के तापमान पर "भट्ठी" में सफलतापूर्वक तैयार किया जाता है, जो कला के उत्कृष्ट कार्यों को सावधानीपूर्वक मूर्तिकला करने जैसा है। सूक्ष्म जगत. दूसरी ओर, प्लाज्मा विधियाँ SiC पाउडर के उच्च-शुद्धता संश्लेषण को प्राप्त करने के लिए उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन टकराव की शक्ति पर निर्भर करती हैं। माइक्रोवेव प्लाज्मा का उपयोग करते हुए, टेट्रामिथाइलसिलेन (टीएमएस) का उपयोग उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के "प्रभाव" के तहत उच्च-शुद्धता वाले SiC पाउडर को संश्लेषित करने के लिए प्रतिक्रिया गैस के रूप में किया जाता है। यद्यपि वाष्प चरण विधि उच्च शुद्धता प्राप्त कर सकती है, इसकी उच्च लागत और धीमी संश्लेषण दर इसे एक अत्यधिक कुशल कारीगर के समान बनाती है जो बहुत अधिक शुल्क लेता है और धीरे-धीरे काम करता है, जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन की मांगों को पूरा करना मुश्किल हो जाता है।

सोल-जेल विधि तरल चरण विधि में सबसे अलग है, जो उच्च शुद्धता को संश्लेषित करने में सक्षम हैSiC पाउडर. कच्चे माल के रूप में औद्योगिक सिलिकॉन सोल और पानी में घुलनशील फेनोलिक रेजिन का उपयोग करके, अंततः SiC पाउडर प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान पर एक कार्बोथर्मल कमी प्रतिक्रिया की जाती है। हालाँकि, तरल चरण विधि को उच्च लागत और एक जटिल संश्लेषण प्रक्रिया के मुद्दों का भी सामना करना पड़ता है, जो कांटों से भरी सड़क की तरह है, हालांकि यह लक्ष्य तक पहुंच सकती है, लेकिन चुनौतियों से भरी है।

इन विधियों के माध्यम से, शोधकर्ता सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टल की विकास तकनीक को उच्च स्तर तक बढ़ावा देकर, SiC पाउडर की शुद्धता और उपज में सुधार करने का प्रयास जारी रखते हैं।

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