Le carbure de silicium (SIC), en tant que matériau en céramique avancé à haute performance, est largement utilisé dans de nombreux domaines industriels en raison de ses excellentes propriétés physiques et chimiques (telles que une forte dureté, une résistance à haute température, une résistance à la corrosion, une conductivité thermique élevée et un coefficient à forte expansion thermique faible) .
Fabrication de semi-conducteurs et industrie de l'électronique
Les plaques en carbure de silicium sont principalement utilisées dans le champ semi-conducteur pour les composants clés de l'équipement de fabrication de plaquettes, tels que le chauffage et le mandrin électrostatique (ESC) de l'ettcher .
Résistance à haute température et résistance à la corrosion du plasma: le sic peut résister à des températures jusqu'à 1600 degrés et des gaz hautement corrosifs (tels que le plasma de fluor) dans les processus semi-conducteurs, et sa durée de vie dépasse de loin celle du quartz ou de l'aluminium traditionnel .
Haute pureté et faible pollution: l'inertie chimique garantit qu'il n'y a pas de pollution métallique pendant le processus de production de la plaquette, qui convient à la fabrication de semi-conducteurs de troisième génération (tels que Gan et SIC Chips) .
Avantages de gestion thermique: une conductivité thermique élevée (120-270 w / m · k) peut dissiper la chaleur uniformément et améliorer le rendement des puces .
Fours industriels à haute température et traitement thermique
Les plaques en carbure de silicium sont des matériaux idéaux pour les fours, les rails et les plaques résistants à la flamme, et sont couramment utilisés dans le frittage en céramique, le traitement thermique en acier et la production de cellules solaires .
Stabilité à long terme: pas facile à déformer en oxydant ou en réduisant les atmosphères à 1400-1600, et la durée de vie peut atteindre plus de 5 fois celle des matériaux réfractaires traditionnels .
Effet d'économie d'énergie: une conductivité thermique élevée accélère le transfert de chaleur et réduit la consommation d'énergie; Le coefficient de dilatation thermique faible (4 . 0 × 10⁻⁶ / degré) évite la fissuration des chocs thermiques.
Scénarios d'application: Par exemple, les fours en lingot en silicium polycristallin dans l'industrie photovoltaïque nécessitent des plaques SIC pour résister à la corrosion de silicium fondue et à maintenir une précision dimensionnelle .
Équipement chimique et anti-corrosion
Dans l'industrie chimique,plaques de carbure de siliciumsont utilisés pour les revêtements de réacteurs, les tuyaux et les joints pour faire face à des acides forts (acide sulfurique, acide hydrofluorique), alcalin forts et environnements à haute température et haute pression .
Inerness chimique: SIC est presque peu réactif dans la plage de pH de 0-14, qui est mieux que l'acier inoxydable et le hastelloy .
Résistance mécanique: la résistance à la flexion atteint 400-600 MPA, qui peut résister à l'impact mécanique du réacteur .
Parties structurelles aérospatiales et à haute température
Les plaques en carbure de silicium sont utilisées dans les buses de fusée, les boucliers thermiques et les lames de turbine à gaz dans l'aérospatiale .
Performances à ultra-haute température: elle maintient toujours la résistance à 2000 degrés, et le point de fusion est aussi élevé que 2700 degrés, ce qui convient au bord d'attaque des avions supersoniques .
Léger: La densité (3 . 1 g / cm³) est inférieure à celle de l'alliage de tungstène, ce qui réduit la charge.
Nouvelle technologie de protection de l'énergie et de l'environnement
Dans le domaine de la nouvelle énergie, les plaques en carbure de silicium sont utilisées dans le photovoltaïque, l'énergie nucléaire et le traitement des gaz déchets:
Industrie photovoltaïque: En tant que revêtement CUCIBLE pour les fours de croissance polysilicon pour réduire l'adhésion des matériaux de silicium, les filtres en céramique SIC sont utilisés pour l'élimination de la poussière de gaz de combustion à haute température (comme les usines d'incinération des déchets) .
Réacteurs nucléaires: les plaques d'absorption des neutrons SIC peuvent contrôler le taux de fission nucléaire, et leur résistance aux rayonnements est meilleure que celle du graphite .
Énergie d'hydrogène: Dans la membrane d'échange de protons (PEM) pour la production d'hydrogène par électrolyse d'eau, les plaques SIC sont résistantes à l'acide et ont une excellente conductivité .
Avec l'avancement de la technologie de préparation SIC (comme le frittage réactif et les MCV), son coût est progressivement réduit, et ses domaines d'application seront étendus à des champs de pointe tels que les plaques de carbure de silicium quantum continueront de promouvoir l'innovation dans la fabrication haut de gamme avec leur "limite matérielle"