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碳化硅是什么?有什么用处?

时间:2020-06-18 浏览:292次

碳化硅是什么?有什么用处?

  碳化硅是一种天然超晶格,又是一种典型的同质多型体。由于Si与C双原子层堆积序列的差异会导致不同的晶体结构,有着超过200种(目前已知)同质多型族。因此碳化硅非常适合用作新一代发光二极管(LED)衬底材料、大功率电力电子材料。



  碳化硅的硬度仅次于金刚石,可以作为砂轮等磨具的磨料,因此对其进行机械加工主要是利用金刚石砂轮磨削、研磨和抛光,其中金刚石砂轮磨削加工的效率较高,是加工碳化硅的重要手段。但是碳化硅材料不仅具有高硬度的特点,高脆性、低断裂韧性也使得其磨削加工过程中易引起材料的脆性断裂从而在材料表面留下表面破碎层,且产生较为严重的表面与亚表层损伤,影响加工精度。因此,深入研究碳化硅磨削机理与亚表面损伤对于提高碳化硅磨削加工效率和表面质量具有重要意义。

  对硬脆材料进行研磨,磨料对其具有滚轧作用或微切削作用。磨粒作用于有凹凸和裂纹的表面上时,随着研磨加工的进行,在研磨载荷的作用下,部分磨粒被压入工件,并用露出的尖端划刻工件的表面进行微切削加工。另一部分磨粒在工件和研磨盘之间进行滚动而产生滚轧作用,使工件的表面形成微裂纹,裂纹延伸使工件表面形成脆性碎裂的切屑,从而达到表面去除的目的。

  因为硬脆材料的抗拉强度比抗压强度要小,对磨粒施加载荷时,会在硬脆材料表面的拉伸应力的处产生微裂纹。当纵横交错的裂纹延伸且相互交叉时,受裂纹包围的部分就会破碎并崩离出小碎块。此为硬脆材料研磨时的切屑生成和表面形成的基本过程。

  由于碳化硅材料属于高硬脆性材料,需要采用专用的研磨液,碳化硅研磨的主要技术难点在于高硬度材料减薄厚度的精确测量及控制,磨削后晶圆表面出现损伤、微裂纹和残余应力,碳化硅晶圆减薄后会产生比碳化硅晶圆更大的翘曲现象。

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