Wchodzićcja do materiałów z węglika krzemu

Węglik krzemu (SiC), jako substancja nieorganiczna, składa się z węgla i krzemu w stosunku 1:1 i ma unikalną tetraedryczną strukturę Si-C. Ta struktura nadaje węglikowi krzemu doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne, takie jak wysoka twardość, wysoka stabilność termiczna i szeroka przerwa energetyczna. Szerokość przerwy energetycznej węglika krzemu wynosi aż 3,26 eV, prawie trzy razy więcej niż krzemu, co pozwala mu zachować stabilność w wyższych temperaturach i mieć wyższą wytrzymałość pola elektrycznego przebicia.

Przygotowanie materiałów z węglika krzemu

Przygotowanie materiałów z węglika krzemu obejmuje głównie metodę fazy gazowej, metodę fazy ciekłej i metodę fazy stałej. Spośród nich, metoda fizycznego transportu pary (PVT) i metoda chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) są głównymi metodami przygotowywania wysokiej jakości monokryształów SiC. Metoda PVT sublimuje proszek źródłowy SiC w wysokiej temperaturze i kondensuje oraz hoduje wysokiej jakości monokryształy SiC na powierzchni kryształu zarodkowego. Metoda CVD uzyskuje ultradrobny i wysokiej czystości proszek SiC poprzez reakcję gazową w wysokiej temperaturze. Ponadto, metoda sol-żel i metoda wzrostu w roztworze zarodkowym (TSSG) są również powszechnie stosowanymi metodami przygotowywania.

Zastosowanie materiałów z węglika krzemu

Materiały SiC są szeroko stosowane w wielu dziedzinach ze względu na ich doskonałe parametry.

‌Urządzenia mocy‌: Materiały z węglika krzemu mają znaczące zalety w dziedzinie elektroniki mocy. Na przykład w falownikach pojazdów elektrycznych i stosach ładowania, urządzenia mocy z węglika krzemu mogą zmniejszyć rozmiar pakietu, zmniejszyć straty i poprawić wydajność konwersji. Znane firmy samochodowe, takie jak Tesla i BYD, już stosowały urządzenia z węglika krzemu w swoich produktach pojazdów elektrycznych. Ponadto urządzenia z węglika krzemu są również szeroko stosowane w falownikach fotowoltaicznych i transporcie kolejowym, co może poprawić ogólną wydajność systemu.

Urządzenia RF: W dziedzinie wojskowości i komunikacji urządzenia RF na bazie azotku galu na bazie węglika krzemu stały się podstawowymi komponentami systemów, takich jak systemy komunikacji mobilnej 5G i radary z aktywnym układem fazowym nowej generacji. Dobra przewodność cieplna, wysoka częstotliwość i zalety dużej mocy sprawiają, że materiały z węglika krzemu mają szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinie urządzeń RF.

‌Szybka ładowarka‌: Urządzenia z węglika krzemu są uważane za idealny wybór dla nowej generacji urządzeń zasilających ze względu na ich doskonałą odporność na wysokie temperatury, niskie straty i wysoką wydajność. Na przykład diody z węglika krzemu, takie jak G3S06505C i G5S6504Z firmy Tyco Tianrun, są szeroko stosowane w zasilaczach impulsowych, korekcji współczynnika PFC, napędach silników, falownikach i innych scenariuszach.

‌Lotnictwo‌: Kompozyty na bazie aluminium wzmocnione cząsteczkami węglika krzemu również osiągnęły przełomowe zastosowania w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki. Na przykład w stateczniku brzusznym myśliwca F16 i nowym systemie wirnika śmigłowca Eurocoptera kompozyty na bazie aluminium wzmocnione cząsteczkami węglika krzemu znacznie poprawiają sztywność i żywotność komponentów.

Wielkość rynku i tendencje rozwojowe branży węglika krzemu

Według danych Yole, globalny rynek urządzeń zasilających SiC wzrośnie z 1,09 mld USD w 2021 r. do 6,297 mld USD w 2027 r., przy rocznej stopie wzrostu złożonego wynoszącej 34%. Jednocześnie wielkość rynku urządzeń RF na bazie węglika krzemu i azotku galu będzie nadal rosła. Na rynku chińskim oczekuje się, że wielkość rynku urządzeń elektronicznych o dużej mocy z węglika krzemu i azotku galu wzrośnie do prawie 30 mld juanów przy rocznej stopie wzrostu złożonego wynoszącej 45%.

Wyzwania i szanse w branży węglika krzemu

Chociaż materiały z węglika krzemu mają wiele zalet, ich przygotowanie i zastosowanie nadal napotykają pewne wyzwania. Na przykład technologia przygotowania podłoży z węglika krzemu jest trudna, a wydajność musi zostać poprawiona; koszt produkcji urządzeń z węglika krzemu jest wysoki, a promocja rynkowa nadal wymaga wysiłków. Jednak wraz z ciągłym postępem technologii i ciągłą ekspansją rynku przemysł węglika krzemu wprowadzi więcej możliwości rozwoju. W przyszłości materiały z węglika krzemu będą wykorzystywane w większej liczbie dziedzin, wnosząc nową witalność do rozwoju przemysłu półprzewodników.