سیلیسیم کاربید چیست؟

سیلیسیم کاربید یک ماده جامد خاکستری رنگ و پایه نیمه هادی می باشد که از سیلیکون و کربن خالص تشکیل شده است. شما می توانید این ترکیب را با نیتروژن یا فسفر برای ایجاد یک نیمه هادی نوع n یا استفاده از بریلیم، بور، آلومینیوم یا گالیم برای ایجاد یک نیمه هادی نوع p مورد استفاده قرار دهید.در حالی که انواع و خلوص های زیادی از کاربید سیلیکون وجود دارد و با خاصیت نیمه رسانا در چند دهه گذشته فقط برای استفاده در این زمینه روی کار آمده است و ترکیبی بسیار سخت می باشد.

از اواخر قرن 19 میلادی سیلیکون کاربید یک ماده مهم برای کاغذ سنباده، چرخ های سنگ زنی و ابزار برش بوده است و اخیراً، در پوشش های نسوز و عناصر گرمایش کوره های صنعتی، در قطعات مقاوم در برابر سایش برای پمپ ها، موتورهای موشک و در بسترهای نیمه رسانا برای دیودهای ساطع کننده نور کاربرد پیدا کرده است.

سیلیکون کاربید در حدود 250 شکل کریستالی وجود دارد و البته از طریق پیرولیز اتمسفر بی اثر پلیمرهای پیش سرامیکی، به شکل آمورف شیشه ای نیز تولید می شود. پلی مورفیسم SiC توسط یک خانواده بزرگ از ساختارهای بلوری مشابه به نام پلی تایپ مشخص می شود.آنها تغییرات همان ترکیب شیمیایی هستند که در دو بعد یکسان هستند و در بعد سوم متفاوت هستند. بنابراین، می توان آنها را به عنوان لایه هایی که در یک دنباله خاص قرار گرفته اند، مشاهده کرد.

آلفا سیلیکون کاربید (α-SiC) شایع ترین پلی مورف است و در دمای بیش از 1700 درجه سانتی گراد تشکیل شده و دارای ساختار بلوری شش ضلعی (مشابه ورتزیت) است. اصلاح بتا (β-SiC)، با ساختار بلوری روی (شبیه الماس)، در دمای زیر 1700 درجه سانتی گراد شکل می گیرد.

تا همین اواخر، شکل بتا کاربردهای تجاری نسبتاً کمی داشت، اگرچه در حال حاضر علاقه زیادی به استفاده از آن به عنوان پشتیبانی از کاتالیزورهای ناهمگن به دلیل مساحت بیشتر آن در مقایسه با فرم آلفا وجود دارد.

کاربید سیلیکون توسط مخترع آمریکایی Edward G. Acheson در سال 1891 کشف شد. او هنگام تلاش برای تولید الماس مصنوعی، مخلوطی از خاک رس و کک پودر شده را در یک کاسه آهنی گرم کرد و کاسه و یک چراغ قوس کربنی معمولی به عنوان الکترود استفاده می کرد.

در هنگام کار کریستال های سبز روشن را که به الکترود کربن متصل شده بودند، توجه او را به خود جلب کردند و تصور کرد که ترکیب جدیدی از کربن و آلومینا را از خاک تهیه کرده است. وی این ترکیب جدید را Carborundum نامید زیرا فرم معدنی طبیعی آلومینا کراندوم نامیده می شود.

آچسون دریافت که کریستال ها سختی الماس را تقریبن دارند و بلافاصله به اهمیت کشف خود پی برد، و برای ثبت اختراع به ایالات متحده درخواست زد. محصول اولیه او در ابتدا برای کار بر روی سنگ های قیمتی عرضه می شد و با قیمتی قابل مقایسه با گرد و غبار طبیعی الماس به فروش می رسید. این ترکیب جدید که از مواد اولیه ارزان و با بازدهی خوب به دست می آمد، به زودی به یک ساینده صنعتی مهم تبدیل شد.