碳化硅半导体材料研究进展及其产业发展建议

正碳化硅特点及应用碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速率大、临界击穿电场高、介电常数低及化学稳定性好等诸多优点,是新世纪有广阔发展潜力的第三代新型半导体材料。SiC晶片和外延衬底在通信、汽车、电网、航空、航天、石油开采以及国防等各个领域有着广泛的应用前景,其主要用途如表1。     

低热膨胀PVDF/PA11/SiC纳米复合材料的结构与性能研究

具有高度尺寸稳定性的聚合物材料在众多领域有着广泛的应用前景.文章以PVDF/PA11共混物为基体、以纳米SiC为填料制备具有低热膨胀性的三元高分子纳米复合材料,系统研究了纳米SiC对PVDF/PA11共混物结构和性能的影响.结果表明:通过熔融共混制备的该三元复合体系具有独特的阶层式构造,在PVDF和PA11这两相结构中,纳米SiC只选择性地分散在PA11相中,而PVDF相中分散有少量PA11的纳米微区;同时,SiC的加入也可引起PVDF/PA11共混物结构的变化.尤为重要的是,纳米SiC能有效的降低共混物的热膨胀性能,提高材料的拉伸强度和拉伸模量.     

粉末冶金制备Ti3SiC2的研究进展

兼有金属和陶瓷性能的Ti3SiC2是一种三元层状碳化物材料,既有象陶瓷那样的高温性能,又有类似金属的导热性和导电性,应用前景十分广阔。机械合金化和反应烧结是制备Ti3SiC2的重要方法。文中介绍了Ti3SiC2结构、性能,以及制备Ti3SiC2的一些粉末冶金方法。     

KMTBCr28耐磨材料取代SiC在三产品旋流器内衬中的应用探讨

阐述了以KMTBCr28耐磨材料取代三产品旋流器SiC内衬的可能性和理论依据,分析了这种材料的应用前景。     

伪半固态触变成形制备SiCp/Al电子封装材料的组织与性能

采用伪半固态触变成形工艺制备了40%、56%和63%三种不同SiC体积分数颗粒增强Al基电子封装材料,并借助光学显微镜和扫描电镜分析了材料中Al和SiC的形态分布及其断口形貌,测定了材料的密度、致密度、热导率、热膨胀系数、抗压强度和抗弯强度.结果表明,通过伪半固态触变成形工艺可制备出的不同SiC体积分数Al基电子封装材料,其致密度高,热膨胀系数可控,材料中Al基体相互连接构成网状,SiC颗粒均匀镶嵌分布于Al基体中.随着SiC颗粒体积分数的增加,电子封装材料密度和室温下的热导率稍有增加,热膨胀系数逐渐减小,室温下的抗压强度和抗弯强度逐渐增加.SiC/Al电子封装材料的断裂方式为SiC的脆性断裂,同时伴随着Al基体的韧性断裂.     

颗粒尺寸和电磁搅拌参数对SiC增强铝基复合材料组织的影响

Sic颗粒掺入金属基复合材料形成一种高性能与低成本的金属基复合材料,被认为是应用范围最广、开发和应用前景最大的一类金属基复合材料。铝基复合材料的增强颗粒尺寸和制备工艺直接影响着材料的组织及性能,因此研究增强颗粒物的尺寸和制备参数对铝基本复合材料组织的影响具有重要作用。本论文研究了SiC颗粒尺寸和电磁搅拌参数对Al基复合增强材料组织的影响。通过研究得出最适宜的SiC颗粒尺寸和电磁搅拌参数,对提高铝基复合材料的组织性能具有重要意义。     

无机熔剂对SiC_p增强镁铝基复合材料的影响

以SiC颗粒为增强相,镁铝合金为基体,采用熔剂保护法制备了SiC颗粒增强镁铝基复合材料。利用扫描电镜和X射线衍射分析研究了SiC颗粒对材料微观形貌和成分的影响,并测定了材料密度和硬度随SiC颗粒含量的变化趋势。结果表明,加入SiC颗粒后的材料基体组织显著细化,界面化学反应有效地改善了SiC颗粒与基体的结合状态。同时SiC颗粒的加入有效提高了复合材料的密度和硬度,对基体具有良好的强化作用。     

Sialon结合SiC摩擦材料的摩擦性能研究

以SiC为主要原料,用Si粉等作辅助原料1550℃烧结制备了Sialon结合SiC摩擦材料。研究了不同比例原料对Sialon结合SiC摩擦材料的密度、气孔率、抗压强度、摩擦性能的影响。对SiC摩擦材料的实际应用作探讨。     

溅射技术在制备SiC薄膜中的应用

近20年以来,薄膜科学得到迅速发展,不仅得益于薄膜材料可能具有力、热、光、电、磁、仿生或化学等各种特性,可以使器件小型化,而且也得益于各种薄膜制备手段的进步.其中,溅射技术已成为几种重要的制备薄膜的手段之一.广泛应用于制备超硬涂层、耐磨涂层、耐腐蚀涂层以及具有电学、光学、半导体等性质的薄膜,SiC薄膜就是其中很有发展前景的一种.本文将介绍溅射原理、薄膜制备技术,着重介绍溅射法在制备SiC薄膜中的应用和前景展望.     

高强高导铜基材料研究现状及展望

高强高导铜基材料是一类具有广阔应用前景的功能结构材料,被广泛应用于微电子、电力及机械等工业领域。系统总结了合金化法和复合材料法的基本原理、制备工艺和研究现状,合金化法是传统的高强高导铜基材料的重要制备方法,多元微合金复合化和工艺优化是其发展趋势,复合材料法是高强高导铜基材料的理想强化手段,具有广阔的应用前景,优化工艺和降低成本是其今后研究的重要课题。     

高石墨铜基复合自润滑材料的组织结构与性能

以Cu-Ni粉末为基体,添加定量的W,SiC,Y2O3和MoS2相,以粉末冶金方法制备石墨质量分数分别为3%,3.5%,4%,4.5%和5%的高石墨含量铜基复合自润滑材料.利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、共聚焦成像仪和摩擦试验机对样品的组织结构和性能进行分析.结果表明:材料的最佳烧结温度为910℃,烧结时间为4 h;材料的组织由铜的α固溶体,Cu0.8Ni0.19,WMoS2,SiC和石墨等组成.力学性能随着石墨含量的增加而降低,但自润滑效果比较好.在保证材料基体具有高力学性能的基础上,提高材料中固体润滑相的含量,是制备高耐磨自润滑材料的关键因素.     

溅射技术在制备SiC薄膜中的应用

近20年以来，薄膜科学得到迅速发展，不仅得益于薄膜材料可能具有力、热、光、电、磁、仿生或化学等各种特性，可以使器件小型化，而且也得益于各种薄膜制备手段的进步．其中，溅射技术已成为几种重要的制备薄膜的手段之一．广泛应用于制备超硬涂层、耐磨涂层、耐腐蚀涂层以及具有电学、光学、半导体等性质的薄膜，SiC薄膜就是其中很有发展前景的一种．本文将介绍溅射原理、薄膜制备技术，着重介绍溅射法在制备SiC薄膜中的应用和前景展望。     

增强体颗粒尺寸对SiC_p/2124Al复合材料变形行为的影响

利用常规静态单向拉伸技术,研究了SiC颗粒尺寸对用粉末冶金工艺制得的SiC颗粒增强2124Al合金(SiCp/2124Al)变形行为和力学性能的影响.在体积比为20%的条件下,SiC颗粒尺寸在0.2～48μm的范围内变化,无论室温还是300℃,材料的变形行为和拉伸力学性能明显取决于SiC颗粒尺寸.研究表明,材料中的空隙密度、SiC颗粒的间距、分布状态以及SiC颗粒的断裂、SiC颗粒/Al界面的脱粘和基体材料的开裂等几种因素共同影响着复合材料的变形行为和力学性能.     

SiC材料的工业制备方法及其进展

介绍了工业制备SiC的各种方法和近年来国内外生产SiC的新工艺及机械法制备SiC粉体技术.指出未来工业制备SiC材料的发展应侧重于对传统的Acheson冶炼工艺进行改进;扩大制备SiC材料的新工艺的生产规模;研究发明用廉价原料制备高性能的新型SiC材料的方法以及研究超细粉碎及分级技术制备多种SiC产品等.     

高灵敏度宽禁带半导体紫外探测器

以碳化硅(SiC)和Ⅲ族氮化物为代表的宽禁带半导体是近年来国内外重点研究和发展的新型第三代半导体材料,具有禁带宽度大、导热性能好、电子饱和漂移速度高以及化学稳定性优等特点,用于工作于紫外波段的光探测器件具有显著的材料性能优势.宽禁带半导体紫外探测器的主要应用包括:国防预警、环境监测、化工和生化反应的光谱分析和过程检测、以及天文研究等.本文主要回顾近年来南京大学在此方面开展的一些代表工作,所涉及到的典型器件有:具有极低暗电流的AlGaN基日盲MSM紫外探测器、高量子效率AlGaN基日盲雪崩光电探测器、以及SiC基可见光盲紫外单光子探测器.     

SiC材料的工业制备方法及其进展

介绍了工业制备SiC的各种方法和近年来国内外生产SiC的新工艺及机械法制备SiC粉体技术。指出未来工业制备SiC材料的发展应侧重于对传统的Acheson冶炼工艺进行改进；扩大制备SiC材料的新工艺的生产规模；研究发明用廉价原料制备高性能的新型SiC材料的方法以及研究超细粉碎及分级技术制备多种SiC产品等。     

应用于空基相控阵雷达的新型功率器件一-SIC 射频功率MESFET

根据空基相控阵雷达的工作环境，对4H—SiC材料及SiC功率器件(SiC MESFET)的特点进行了分析。与GaAs器件相比，这种新型器件在空基相控阵雷达领域有广泛的应用前景。同时建立了用于器件CAD技术的SiC MESFET改进型非线性大信号模型，这种基于实验测量的模型通过SPICE模拟器对器件的功率特性进行了分析，与实验结果符合较好。     

SiC材料发光性能表征综述

本文从SiC材料发光性能表征方法出发,介绍了光致发光、阴极荧光和离子激发发光三种光学测量方法．不同发光表征技术适用研究材料不同的品质特征,光致发光是一种无损检测,阴极荧光对SiC外延层的位错缺陷具有更好的测量效果,离子激发发光可以观测缺陷发光的原位信息．发光变化与材料中的缺陷中心相关,因而光学测量可以很好地反映材料内部特征．通过不同光学测量方法研究SiC材料的发光性能,为更好地拓展SiC发光应用奠定了重要基础．      

SiC纳米材料制备及应用

综述了近年来在高新技术领域发展起来的SiC纳米粉体、SiC纳米晶须、SiC同轴纳米电缆的制备方法及其应用,并对一些新型的制备方法进行了重点介绍。指出,目前SiC纳米材料制备方法虽然多样,但都规模小,成本高,还难以实现大规模生产;SiC纳米材料性能优于传统的SiC材料,能够达到高新技术领域的严格要求,具有更为广泛的用途。     

SiC纳米包覆颗粒烧结行为的分子动力学模拟

碳化硅(SiC)制备在核燃料研究中具有重要意义，例如新型事故容错核燃料采用SiC作为关键基体材料。研究SiC纳米包覆颗粒的烧结行为对优化新型核燃料基体材料制备工艺具有指导意义。该文根据纳米颗粒熔点变化规律，验证了Tersoff势函数进行SiC分子动力学模拟的可行性和模型参数的准确性；考察了纯相SiC、富硅(SiC@Si)和富碳(SiC@C)这3种典型SiC纳米颗粒的烧结演化过程；并对烧结过程进行了定量描述，通过烧结颈生长、能量演变和原子扩散等参量分析了烧结机制，重点关注包覆层结构对SiC烧结行为的影响，从而获得包覆颗粒烧结机理。研究结果表明：包覆层的原子扩散性会促进颗粒原子整体迁移，从而加速整体烧结行为。SiC@Si颗粒比SiC@C颗粒更易发生包覆层原子扩散，因而SiC@Si颗粒更易发生烧结；较低的加热速率在一定程度上有利于烧结进行，但并不影响包覆颗粒的原子扩散模式。研究结果对SiC纳米颗粒烧结机制给出了定量解释，有助于理解SiC烧结制备过程的规律。