碳化硅性能
导热碳化硅

导热碳化硅
导热碳化硅(Thermally Conductive Silicon Carbid e)是一种具有高热导率的碳化硅材料,通常用于需要良好热管理的应用场合。
碳化硅(SiC)是一种共价键化合物,由硅(Si)和碳(C)元素组成,具有多种晶体结构,如立方晶系和六方晶系。
其中,立方晶系的碳化硅(如βSiC)通常具有更高的热导率。
导热碳化硅的特点包括:
1.高热导率:导热碳化硅的热导率远高于传统陶瓷材料,可达数百瓦每米每开尔文(W/m·K),这使得它能够有效地传导热量,减少热积聚。
2.高电绝缘性:碳化硅是一种良好的电绝缘材料,适用于需要电气绝缘的热管理场合。
3.高机械强度:碳化硅具有高硬度和高机械强度,能够在恶劣环境下保持结构的稳定性。
4.耐高温性能:碳化硅能够在高温下保持稳定,不易发生热膨胀,适用于高温环境。
5.耐化学腐蚀性:碳化硅对大多数化学物质具有很高的抵抗力,包括酸、碱和溶剂。
6.环境稳定性:碳化硅不易受到环境因素的影响,如湿度、臭氧和紫外线等。
导热碳化硅的应用领域包括:
电子器件:用于制造散热片、基板和其他需要良好热管理的电子组件。
航空航天:用于高温环境下的热防护系统和结构材料。
汽车工业:用于制造刹车盘和离合器等耐高温、高强度的部件。
核能和太阳能:用于制造耐高温的核燃料组件和太阳能热发电系统的部件。
化工和石油工业:用于制造耐腐蚀、耐磨损的设备和部件。
导热碳化硅的制备方法包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、熔融盐合成等。
通过这些方法,可以生产出具有不同形状和尺寸的导热碳化硅材料,以满足不同应用的需求。
碳化硅纤维的性能

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(一)•碳碳化硅化纤维硅的优纤良维性能具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能
(一)碳化硅纤维的优良性能
用20%的基NaO本H侵不蚀20变小时,后,可纤长维仅期失重使1%用一下。,而当且温有很度好的高润滑于性1,3有0益0于℃金属时复合,。 其力学性能爱 当(温一度 )高碳开于化1硅3始纤00维℃下的时优,降良其,性力能学所性能以爱开碳始化下降硅,所纤以碳维化是硅纤耐维是热耐热的的好好材材料。料。
(一)碳化硅纤维的优良性能 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。
(二)热性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。
(一)碳化硅纤维的优良性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。
碳化硅纤维的性能
(一)碳化硅纤维的优良性能
• 良好的力学性能 尼卡伦碳化硅纤维的性能
纤维结构
SiC,非晶体
密度
2.55 g/cm³
纤维直径
15μm
比热率
1.14J/g.℃(300℃)
抗拉强度
2800Mpa
导热率
11.63W/(m.k)轴向
杨氏模量
200Gpa
抗射线性能
中子照射无劣ห้องสมุดไป่ตู้现象
断裂延伸率
1.5%
用20%的NaOH侵蚀20小时后,纤维仅失重1%一下,而且有很好的润滑性,有益于金属复合。 (一)碳化硅纤维的优良性能 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 (一)碳化硅纤维的优良性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。 尼卡伦碳化硅纤维的性能 用20%的NaOH侵蚀20小时后,纤维仅失重1%一下,而且有很好的润滑性,有益于金属复合。 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。
碳化硅材料参数

碳化硅材料参数1. 碳化硅材料概述碳化硅(Silicon Carbide,简称SiC)是一种重要的陶瓷材料,由硅(Si)和碳(C)元素组成。
碳化硅具有优异的物理、化学和机械性能,被广泛应用于高温、高压、高频电子器件、光电子器件、热管理和结构材料等领域。
2. 碳化硅材料的主要参数2.1 物理参数•密度:碳化硅的密度通常在3.21 g/cm³到3.23 g/cm³之间,具有较低的密度,使其在轻质结构材料中具有优势。
•熔点:碳化硅的熔点约为2730℃,具有较高的熔点,使其在高温应用中能够保持稳定性。
•热膨胀系数:碳化硅的线膨胀系数随温度的升高而减小,具有较低的热膨胀系数,使其在高温应用中具有优异的热稳定性。
•硬度:碳化硅具有极高的硬度,通常在9.0到9.5之间,接近于钻石的硬度,使其在耐磨、耐腐蚀和抗刮擦等方面表现出色。
2.2 电学参数•绝缘性能:碳化硅具有较高的击穿电压和较低的漏电流,具有优异的绝缘性能,适用于高电压绝缘材料。
•导电性能:碳化硅具有较高的电导率,可用作导电材料或电子器件的基底材料。
•介电常数:碳化硅的介电常数通常在9到10之间,具有较低的介电常数,使其在高频电子器件中具有优异的性能。
2.3 热学参数•热导率:碳化硅具有较高的热导率,通常在120到150 W/(m·K)之间,具有优异的热传导性能,适用于高温导热材料。
•热稳定性:碳化硅具有较高的熔点和较低的热膨胀系数,具有优异的热稳定性,可在高温环境下长期稳定运行。
2.4 机械参数•强度:碳化硅具有较高的抗弯强度和抗压强度,具有优异的机械强度,可用于高负荷和高应力环境。
•脆性:碳化硅具有较高的脆性,不易塑性变形,易于出现裂纹和断裂,因此在使用过程中需要注意避免过大的应力和冲击。
3. 碳化硅材料的应用碳化硅材料由于其优异的性能,在多个领域得到了广泛应用,主要包括:•电子器件:碳化硅可用作高功率、高频率电子器件的基底材料,如功率MOSFET、功率二极管和射频器件等。
碳化硅沸点

碳化硅沸点
碳化硅是一种耐高温、耐腐蚀、硬度极高的陶瓷材料,其化学式为SiC。
作为一种重要的半导体材料,它在太阳能电池、LED、高功率器件等领域得到广泛应用。
碳化硅的沸点在常压下达到了2700℃左右,这是一种非常高的沸点。
在高温下,碳化硅具有优异的耐热性和耐氧化性,能够长时间保持稳定的性能。
除了常压下的沸点,碳化硅还具有一种特殊的性质——亚稳性。
在高温高压的条件下,碳化硅可以表现出超过3000℃的沸点,这种高温下的碳化硅具有非常特殊的物理化学性质,可以应用于高温高压领域。
总的来说,碳化硅作为一种高性能的材料,在各个领域都得到了广泛应用。
在未来,随着科技的不断进步和应用的不断拓展,碳化硅将会有更加广泛的应用前景。
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碳化硅的性能

碳化硅的性能及定义天然的碳化硅很少,工业上使用的为人工合成原料,俗称金刚砂,是一种典型的共价键结合的化合物。
碳化硅是耐火材料领域中最常用的非氧化物耐火原料之一。
(1)碳化硅的性质碳化硅主要有两种结晶形态:b-SiC和a-SiC。
b-SiC为面心立方闪锌矿型结构,晶格常数a=0.4359nm。
a-SiC是SiC的高温型结构,属六方晶系,它存在着许多变体。
碳化硅的折射率非常高,在普通光线下为2.6767~2.6480.各种晶型的碳化硅的密度接近,a-SiC一般为3.217g/cm3,b-SiC为3.215g/cm3.纯碳化硅是无色透明的,工业SiC由于含有游离Fe、Si、C等杂质而成浅绿色或黑色。
绿碳化硅和黑碳化硅的硬度在常温和高温下基本相同。
SiC热膨胀系数不大,在25~1400℃平均热膨胀系数为4.5×10-6/℃。
碳化硅具有很高的热导率,500℃时为64.4W/ (m·K)。
常温下SiC是一种半导体。
碳化硅的基本性质列于下表。
碳化硅具有耐高温、耐磨、抗冲刷、耐腐蚀和质量轻的特点。
碳化硅在高温下的氧化是其损害的主要原因。
(2)碳化硅的合成①碳化硅的冶炼方法合成碳化硅所用的原料主要是以SiO为主要成分的脉石2英或石英砂与以C为主要成分的石油焦,低档次的碳化硅可用地灰分的无烟煤为原料。
辅助原料为木屑和食盐。
含量尽可能高,杂碳化硅有黑、绿两种。
冶炼绿碳化硅时要求硅质原料中SiO2可稍低些。
对石油焦的要质含量尽量低。
生产黑碳化硅时,硅质原料中的SiO2求是固定碳含量尽可能高,灰分含量小于1.2%,挥发分小于12.0%,石油焦的粒度通常在2mm或1.5mm以下。
木屑用于调整炉料的透气性能,通常的加入量为3% ~5%(体积)。
食盐仅在冶炼绿碳化硅时使用。
硅质原料与石油焦在2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成碳化硅:+3C→SiC+2CO↑-526.09KjSiO2CO通过炉料排出。
碳化硅材料的性质及其在电子行业的应用

碳化硅材料的性质及其在电子行业的应用随着科技的不断进步,材料学科也在不断的发展。
作为一种新兴的材料,碳化硅在近些年来得到了越来越多人的关注。
碳化硅材料不仅具有很好的机械性能和化学稳定性,而且具有很高的热稳定性、抗辐射性以及耐磨损性等优异性能,因此在电子行业中得到广泛的应用。
1. 碳化硅的基本性质碳化硅是一种由碳和硅元素组成的陶瓷材料,它的硬度可以达到摩氏硬度9.5,仅次于金刚石。
此外,碳化硅还具有很好的高温稳定性,可以在高达1400℃的温度下维持稳定。
同时,由于碳化硅可以耐受高辐射和高压条件,因此在核电站的建设中也被广泛应用。
碳化硅的导热性也非常好,是金属铜的3倍以上。
而且,碳化硅还具有很好的化学稳定性,可以耐受酸、碱等腐蚀性物质的侵蚀,因此在化学工业中也有广泛的应用。
2. 碳化硅在电子行业中的应用碳化硅作为一种优异的材料,可以在电子行业中发挥重要的作用。
2.1 半导体材料碳化硅是一种带有半导体性质的材料,在电子学领域中可以用作半导体材料。
由于碳化硅可以较好的耐受高温和高辐射的情况,因此可以应用于高温、高频电子元件,如功率半导体器件,微波器件,以及其它类似元件。
在这些电子元件中,碳化硅可以提高器件的可靠性和寿命,并且可以有效的降低元器件的工作温度,提高元器件的工作效率。
2.2 光电子领域碳化硅在光电子领域中的应用很广泛。
碳化硅可以用作电光调制器、微波光子集成器件、光伏器件等。
同时,由于碳化硅具有优秀的耐腐蚀性能及透明性,使得它可以成为高温炉灯管电极、半导体中的夹层材料以及红外光学器件等的重要材料。
2.3 硬质涂层碳化硅的硬度仅次于金刚石,使得它可以用于生产硬质涂层。
硬质涂层可以提高机械零件的硬度和耐磨损性,从而减少因摩擦而带来的磨损和材料的损坏,延长使用寿命。
3. 结语随着科技的不断发展,新材料的出现将会引领新的潮流。
因此,不论是从基础的材料研究还是从应用层面上,都需要进一步加强碳化硅材料的相关研究。
碳化硅和氮化硅硬度

碳化硅和氮化硅硬度引言:碳化硅和氮化硅作为两种重要的陶瓷材料,具有优异的物理性能和化学稳定性,被广泛应用于工业领域。
其中,硬度是评价材料抗刮擦和耐磨损性能的重要指标。
本文将从碳化硅和氮化硅的硬度特点入手,比较它们在硬度方面的差异。
一、碳化硅硬度特点:碳化硅是一种由碳和硅元素构成的陶瓷材料,具有很高的硬度。
碳化硅的硬度主要表现在以下几个方面:1. 高硬度:碳化硅的硬度非常高,其摩氏硬度可达到9.5级,仅次于金刚石和氮化硼。
这使得碳化硅具有出色的耐磨性和抗刮擦性能。
2. 硬度均匀性:碳化硅的硬度分布均匀,没有明显的差异。
这使得碳化硅在各个方向上都具有相似的硬度特点,不易受到外力的影响。
3. 抗压性:由于碳化硅具有高硬度,其抗压性能也非常出色。
即使在高温和极端环境下,碳化硅的硬度依然能够保持稳定。
二、氮化硅硬度特点:氮化硅是一种由氮和硅元素构成的陶瓷材料,与碳化硅相比,其硬度特点有所不同。
1. 较高硬度:氮化硅的硬度较高,摩氏硬度可达到9.0级左右。
尽管比碳化硅稍低,但仍然比大部分金属和非金属材料的硬度要高。
2. 硬度均匀性:与碳化硅类似,氮化硅的硬度分布均匀,各个方向上的硬度相差不大。
3. 耐磨性:氮化硅具有较好的耐磨性能,能够在高温和恶劣环境下保持较长时间的使用寿命。
三、碳化硅和氮化硅硬度的比较:碳化硅和氮化硅在硬度方面有一些不同之处。
主要体现在以下几个方面:1. 硬度值:碳化硅的硬度略高于氮化硅。
碳化硅的摩氏硬度可达到9.5级,而氮化硅的摩氏硬度约为9.0级。
2. 硬度均匀性:碳化硅和氮化硅的硬度分布均匀,各个方向上的硬度相差不大。
3. 应用领域:由于碳化硅硬度更高,常用于一些对硬度要求较高的场合,如磨料、陶瓷刀具等。
而氮化硅虽然硬度稍低,但具有更好的导热性能,常用于制造散热器、导热模块等。
结论:碳化硅和氮化硅作为重要的陶瓷材料,具有优异的硬度特点。
碳化硅的硬度略高于氮化硅,分别为9.5级和9.0级左右。
碳化硅的导热系数

碳化硅的导热系数碳化硅是一种具有优异导热性能的材料,其导热系数远远高于其他传统材料。
导热系数是衡量物质导热性能的重要指标,对于许多应用领域具有重要意义。
我们需要了解导热系数的定义。
导热系数是指单位面积、单位时间内,经过单位厚度材料的热量流动。
在物理学中,导热系数用λ表示,单位是W/(m·K)。
导热系数越高,材料的导热性能就越好。
碳化硅是一种化学式为SiC的化合物,具有高熔点、高硬度和优异的导热性能。
其导热系数约为120-170 W/(m·K),远远高于金属材料和其他非金属材料。
这使得碳化硅成为许多高温和高功率应用的理想选择。
碳化硅的高导热系数主要归因于其特殊的晶体结构。
碳化硅晶体由碳原子和硅原子组成,形成了三维立方晶格。
这种晶体结构使得碳化硅具有高度有序的原子排列,使热量能够更快地在晶体中传播。
碳化硅还具有低热容和高热稳定性的特点。
低热容意味着碳化硅在吸收或释放热量时需要较少的能量,从而提高了热量传导的效率。
高热稳定性使得碳化硅可以在极端环境下工作,如高温和高压条件下。
由于碳化硅的导热系数高,因此在许多领域得到了广泛应用。
首先,在电子器件领域,碳化硅可以用作散热材料,有效地将电子器件产生的热量导出,保持器件的正常工作温度。
其次,在光电子领域,碳化硅可以用作高功率激光器的热管理材料,提高激光器的工作效率和寿命。
此外,碳化硅还可以用于制备高温传感器、热电设备等。
碳化硅的导热系数高,使其成为许多高温和高功率应用的理想材料。
其特殊的晶体结构、低热容和高热稳定性使得碳化硅在热传导方面具有出色的性能。
碳化硅在电子器件、光电子和传感器等领域有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步,碳化硅的导热性能还可以进一步提高,为更多领域的应用提供支持。
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碳化硅在自然界几乎不存在,工业上应用的碳化硅是一种人造材料。
工业方法生产碳化硅,通常是由SiO2粉和碳粉在高温下还原反应生成。
碳化硅分子式为SiC,碳化硅是典型的共价键结合的化合物,它有α和β两种晶型,即立方型和六方型。
立方型称为β—SiC,它是在1800℃—2000℃形成,属低温产物,主要用于微型轴承的超精研磨。
六方型称为α—SiC,它是在2000℃以上形成的。
碳化硅在一个大气压下的分解温度为2400℃,无熔点。
α—SiC 的理论密度是3.18g/cm3,其莫氏硬度在9.2—9.3之间,显微硬度3300kg/cm2。
碳化硅耐高温,与强酸、强碱均不起反应,导电导热性好,具有很强的抗辐射能力。
用碳化硅粉直接升华法可制得大体积和大面积碳化硅单晶。
用碳化硅单晶可生产绿色或蓝色发光二极管、场效应晶体管,双极型晶体管。
用碳化硅纤维可制成雷达吸波材料,在军事工业中前景广阔。
碳化硅超精细微粉是生产碳化硅陶瓷的理想材料。
碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能,如高的抗弯强度,优良的抗氧化性,耐腐蚀性,非常高的抗磨损以及低的磨擦系数,而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最好的材料,如晶须补强可改善碳化硅的韧性和强度。
由于碳化硅优异的理化性能,使其在石油、化工、微电子、汽车、航天航空、激光、原子能、机械、冶金行业中广泛得到应用。
如砂轮、喷咀、轴承、密封件、燃气轮机动静叶片,反射屏基片,发动机部件,耐火材料等。
碳化硅虽然是一种优良的磨料及优异的功能材料,但冶炼碳化硅耗电量大,平均每吨耗电9000度,占生产成本的30%以上。
超细粉体技术是近几年发展起来的一门新技术,涉及到材料、化工、军工、航天、电子、机械、控制、力学、物理、化学、光学、电磁学、机械力化学、理论力学、流体力学、空气动力学等多种学科和多领域,其综合性高,涉及面广,是典型的多学科交叉新领域。
高纯碳化硅粉体材料中的超精细碳化硅微粉,由于粒度细,分布窄,质量均匀,因而具有比表面积大,表面活性高,化学反应快,溶解度大,烧结温度低且烧结强度高,填充补强性能好等特性,以及独特的电性、磁性、光学性能等,广泛应用于国防建设、高技术陶瓷、微电子及信息材料产业,市场前景看好。
国防建设是国家经济稳定发展的柱石,国防建设提出的材料性能问题往往不但有一定的科学深度,而且有显著的经济、社会效益,能带动和促进企业的发展,特别是能拓宽市场和研究领域,促进科技与经济的结合,促进企业与研究院所和大专院校的结合。
防卫和进攻是国防建设的两大主题,超精细碳化硅粉在这两个领域有着举足轻重的作用。
用超精细碳化硅复合材料制造成坦克和装甲车复合板,这种复合板较普通坦克钢板重量轻30%—50%,而抗冲击力可较之提高1—3倍,是一种极好的复合材料。
在电子对抗干扰试验中,将各种金属超细化与碳化硅粉体材料制成混合物,用于干扰弹中,对敌方电磁波的屏蔽与干扰效果良好。
隐形、隐身飞机、舰船、坦克、装甲车辆为了躲避雷达及卫星的电磁信号,通常采用超精细碳化硅等非金属材料为制造材料。
最新研究发现,采用粒径小于5微米的碳化硅超精细微粉制成的涂层涂覆在舰船外表面上可防止海水对其表面的电化学腐蚀,因为碳化硅超精细微粉既具有良好的防腐性能,又具有良好的导电性能。
具有特殊功能(电、磁、声、光、热、化学、力学、生物学等)的高技术陶瓷是近20年迅速发展的新材料,被称之为继金属材料和高分子材料后的第三大材料。
在制备高性能陶瓷材料时,原料越纯、粒度越细,材料的烧结温度越低,强度和韧性越高。
一般要求原料的粒度小于1微米甚至更细,如果原料的细度达到纳米级,则制备的陶瓷称之为纳米陶瓷,性能更加优异,是当今陶瓷材料发展的最高境界。
高纯碳化硅粉体材料是高技术陶瓷材料的重要组成部分,用碳化硅微粉制成的喷咀、轴承、测温保护管、密封件活跃在国民经济各个领域。
一旦我公司纳米级碳化硅超精细微粉工业化生产研制成功,陶瓷发动机的制造将不再是梦想。
现代微电子和电子信息产业最近几年发展很快,推动了社会的进步,是朝阳产业,可以说二十一世纪是电子信息的时代,信息离不开传输媒体——电脑,硅晶片是电脑最基本的组成元件,碳化硅粉体材料是切割硅晶片的主要原料,所以说,现代微电子和电子信息产业与碳化硅粉体材料的发展息息相关。
随着全球电子信息及太阳能光伏产业对硅晶片需求量的快速增长,硅晶片线切割用碳化硅微粉的需求量也正在迅速增加。
以碳化硅(SiC)及GaN为代表的宽禁带材料,是继Si和GaAs之后的第三代半导体。
与Si及GaAs相比,SiC具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、化学性能稳定等优点。
所以,SiC特别适合于制造高温、高频、高功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件。
此外,六方SiC与GaN晶格和热膨胀相匹配,也是制造高亮度GaN发光和激光二极管的理想衬底材料。
SiC晶体目前主要应用于光电器件如蓝绿光发光二极管以及紫外光激光二极管和功率器件包括大功率肖托基二极管,MES晶体管微波器件等。
与硅(Si)和砷化镓(GaAs)为代表的传统半导体材料相比,碳化硅(SiC)半导体在工作度、抗辐射、耐高击穿电压性能等方面具有很大优势。
碳化硅(SiC)作为目前发展最成熟的宽带隙半导体材料,具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点,其优异的性能可以满足现代电子技术对高温、高频、高功率、高压以及抗辐射的新要求,因而是半导体材料领域最有前景的材料之一。
碳化硅(SiC)半导体器件在航空、航天探测、核能开发、卫星、石油和地热钻井勘探、汽车发动机等高温(350~500oC)和抗辐射领域具有重要应用;高频、高功率的碳化硅(SiC)器件在雷达、通信和广播电视领域具有重要的应用前景;(目前航天和军工下属的四家院所已有两家开始使用,订货1亿/年,另两家还在进行测试,在航天宇航碳化硅器件是不可取代的,可以抵御太空中强大的射线辐射及巨大的差,在核战或强电磁干扰作用的时候,碳化硅电子器件的耐受能力远远强于硅基器件,雷达、通信方面有重要作用)此外,由于碳化硅(SiC)晶体与氮化镓(GaN)晶体在晶格和热膨胀性能相匹配,以及具有优良的热导性能,碳化硅半导体晶片也成为制造大尺寸,超高亮度白光和蓝光氮化镓(GaN)发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的理想衬底材料,为光电行业的关键基础材料之一。
市场现状早在上个世纪六十年代初,碳化硅半导体在物理、电子等方面的性能远优于硅半导体这一特征便被广泛认知。
经过近五十年的发展,硅半导体产业已成为全球每年近万亿美元的巨型产业,而以碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体产业还正处于起步阶段,2005年全球SiC半导体产业规模为10亿美元。
这是因为在上个世纪六十年代,单晶硅生长技术已经渐趋成熟,而掌握碳化硅晶体生长技术只是九十年代末期之事。
经过数十年不懈的努力,目前,全球只有少数的大学和研究机构研发出了碳化硅晶体生长和加工技术。
在产业化方面,只有以美国Cree为代表的少数几家能够提供碳化硅晶片,国内的碳化硅晶片的需求全赖于进口。
目前,全球市场上碳化硅晶片价格昂贵,一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格高达500美元(2006年),但仍供不应求,高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的百分之四十以上,碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。
因而,采用最先进的碳化硅晶体生长技术,实现规模化生产,降低碳化硅晶片生产成本,将促进第三代半导体产业的迅猛发展,拓展市场需求。
关键技术:自行研发,设计制造了碳化硅晶体生长的设备,采用创新的技术路线实现碳化硅晶体生长高区等关键晶体生长条件的产生和控制;自行研发了碳化硅单晶生长的关键技术:碳化硅晶体生长区的最佳度和度梯度及其精确控制和调节、载气流量和气压的稳定保持、以及籽晶和原料的特殊处理。
自行研发了碳化硅晶片加工的关键工艺技术:针对超硬的碳化硅,选取适当种类、粒度和级配的磨料以及适当的加工设备来切割、研磨、抛光;碳化硅晶片的抛光(CMP)和清洗工艺。
(由于自制设备及低廉的电力成本,今年目前的生产成本仅是美国CREE的一半)目前,LED的成本正以每年20%速度降低,估计明年开始,用于普通照明的LED灯将大幅增加。
全能的高品质新光源在景观照明上替代霓虹灯,节能70%;在交通信号灯上替代白炽灯,节能80%;目前的发光效率已高于白炽灯,预计2010年将超过荧光灯,进入占全球电力消耗15%~20%的普通照明领域,节能效果将更显著。
世界各国普遍看好LED照明的发展前景。
美国、欧盟、日本和韩国,近年来纷纷为LED度身定制了推广计划并委以重任。
在农业上,LED和太阳能电池联手可制成植物灯:白天,让植物尽情吸取阳光中的营养,晚上则用白天收集来的太阳能,让LED灯发出植物所需波长的光,提高农作物的产量。
另外,还可以把LED调节成不发紫光的冷光源,用在水下照明,可不生苔藓。
目前,LED由于成本较高,而且使用的是硅基底或红宝石基底,最高亮度只有100ml,还是比较暗的,所以目前仅广泛应用于景观照明、建筑外观照明、交通信号灯、道路照明、大尺寸液晶电视背光源和汽车照明等,我们的手机中大部分按键灯及闪光灯都是LED的。
美国Cree开发出了以碳化硅为基底的高亮蓝光晶片,因为碳化硅可以承受上千伏的高压和500度的高,所以它的最高亮度可以达到1000-1500ml,完全可以取代普通照明灯。
目前我们可以见到的100元左右的LED高亮手电就是使用CREE的产品,还有一些高档轿车的车灯已经开始使用LED。
如果利用LED照明取代灯泡的话,能节电70%左右。
普通的白炽灯功率一般为40~60W,而LED灯只需3~6W,并可将寿命延长到3万~5万小时,虽然LED照明器具的价格比普通电灯泡贵,但这些额外成本将在3~5年内省回来。
以前世界上只有CREE可以生产碳化硅晶片,现在我们的天富也可以工业化生产。
夏普于2007年8月30日举行了由太阳能电池和白色LED照明组合而成的室外照明灯“LN-LW3A1/LN-LS2A”产品说明会。
该室外照明灯由夏普于2007年7月17日发布,8月21日开始供货。
明照灯的亮度为1800lm(LN-LW3A1),约为该原产品的6倍,“在利用太阳能电池驱动的LED照明灯中为业界最高水平”。
耗电与亮度同等、光源采用32W级荧光灯的室外照明灯大体相同。
利用太阳能电池驱动,无需专门布线供电。
夏普推算,与通过电源驱动的室外照明灯相比,每年可减少153.3kWh的耗电和48.2kg的CO2排放量。
光源使用寿命约达4万小时(亮度降至初期的70%之前)的白色LED,因此与使用寿命约达5000小时的荧光灯的室外照明灯相比,维护更方便。
夏普表示,使用荧光灯时,10年内必须要更换约5次光源(每天照明12小时),而此次的室外照明灯可在约10年内无需更换。