Apa itu Silicon Nitride

Silikon nitrida (Si3N4)adalah bahan utama dalam pembangunan seramik struktur suhu tinggi termaju. Terkenal dengan ciri-ciri luar biasa seperti rintangan suhu tinggi, rintangan haus, ketumpatan rendah, kekuatan tinggi dan kekerasan, ia telah memperoleh reputasi sebagai "juara serba boleh dunia bahan." Ciri-ciri unik ini telah menjadikan seramik silikon nitrida amat diperlukan dalam pelbagai bidang termaju, termasuk kejuruteraan mekanikal, aeroangkasa, pertahanan negara, teknologi semikonduktor, dan juga aplikasi bioperubatan.

Silikon nitridaialah sebatian bukan logam bukan organik yang terdiri daripada unit tetrahedral Si-N, dicirikan oleh ikatan kovalen yang kuat antara atom. Kekuatan ikatan yang tinggi antara atom silikon dan nitrogen menyediakan Si3N4 dengan sifat mekanikal yang cemerlang, termasuk kekerasan unggul dan rintangan haus yang sangat baik. Seramiknya menunjukkan rintangan lentur dan mampatan yang kuat, menjadikannya sangat tahan lama dalam persekitaran yang mencabar. Walau bagaimanapun, ikatan kovalen kuat yang sama yang memberikan kekuatan silikon nitrida juga mengakibatkan ubah bentuk plastik terhad, bermakna struktur kristal mempunyai sistem gelincir yang sangat sedikit. Ini memberikan silikon nitrida sifat rapuh, menjadikannya lebih terdedah kepada keretakan di bawah tekanan.

Salah satu kelebihan utamasilikon nitridaialah kestabilan kimianya yang kuat, berpunca daripada struktur rangkaian ruang yang dibentuk oleh unit tetrahedral nitrida silikon. Ini menjadikannya sangat tahan terhadap kebanyakan asid dan bes tak organik, kecuali asid hidrofluorik, yang boleh menghakis bahan. Kekukuhan kimia ini menambah kebolehpercayaannya dalam persekitaran kimia yang keras, seterusnya mengembangkan potensi aplikasinya dalam industri kritikal.

Struktur Kristal Silikon Nitrida

Silikon nitridawujud dalam tiga struktur kristal yang berbeza: fasa α-fasa, β-fasa, dan γ-fasa. Antaranya, fasa α dan β adalah bentuk Si3N4 yang paling biasa diperhatikan dan digunakan, yang kedua -duanya tergolong dalam sistem kristal heksagon. Struktur rangkaian yang stabil bagi fasa ini bertanggungjawab untuk sifat mekanikal dan haba yang sangat baik yang menjadikan seramik silikon nitrida sesuai untuk pelbagai aplikasi.

Fasa β (β-Si3N4) amat penting dalam aplikasi kejuruteraan kerana prestasi unggulnya di bawah suhu tinggi dan rintangan kimia. Ia adalah bentuk kristal yang paling banyak digunakan dalam industri seperti aeroangkasa, pertahanan, dan kejuruteraan mekanikal. Sebagai contoh, β-Si3N4 digunakan dalam pembuatan bahagian enjin seramik berprestasi tinggi, pemutar dan pemegun untuk turbin gas, dan gelang pengedap mekanikal, di mana sifat pelincir sendiri dan ketahanan yang tinggi dalam keadaan yang melampau sangat dihargai.

Sebaliknya, γ-fasa (γ-SI3N4) adalah bentuk silikon nitrida yang kurang biasa yang hanya boleh disintesis di bawah keadaan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Akibatnya, penyelidikan mengenai struktur silikon nitrida terutamanya memberi tumpuan kepada fasa α dan β.

Tinggi-Terma-KonduktivitiSubstrat Seramik Silikon Nitrida

Memandangkan industri elektronik terus berkembang ke arah sistemisasi, kecerdasan dan penyepaduan yang lebih besar, permintaan terhadap peranti semikonduktor semakin meningkat dengan pantas. Dengan peningkatan kuasa input kepada cip elektronik dan litar yang lebih padat, haba yang dijana semasa operasi menjadi satu cabaran yang ketara. Pelesapan haba yang cekap telah menjadi faktor kritikal dalam meningkatkan prestasi keseluruhan dan kecekapan peranti semikonduktor, dan di sinilah silikon nitrida memainkan peranan penting.

Kekonduksian teoretikal terma silikon nitrida yang tinggi, digabungkan dengan penebat elektrik yang sangat baik dan rintangan kepada pengoksidaan, menjadikannya bahan yang ideal untuk substrat pembungkusan elektronik berkuasa tinggi. Selain itu, pekali pengembangan habanya hampir sepadan dengan bahan yang digunakan dalam cip semikonduktor, memastikan integriti struktur dan meminimumkan tegasan haba semasa operasi. Sifat-sifat ini membolehkan penghasilan substrat berprestasi tinggi untuk pelesapan haba dalam aplikasi seperti litar berkelajuan tinggi, IGBT (Transistor Bipolar Gerbang Bertebat), LG (Pemandu Cahaya), dan sistem CPV (Fotovoltaik Pekat).

Keupayaan silikon nitrida untuk menghilangkan haba dengan berkesan, sambil mengekalkan penebat elektrik dan kestabilan mekanikal, adalah penting untuk peranti yang mengendalikan sejumlah besar kuasa. Prestasi cemerlangnya dalam bidang ini bukan sahaja memastikan operasi semikonduktor kuasa yang boleh dipercayai tetapi juga menyumbang kepada pengecilan dan kecekapan sistem elektronik moden.

Kesimpulan

Ringkasnya, gabungan unik kekuatan, rintangan haba, kestabilan kimia dan kekonduksian terma silikon nitrida menjadikannya bahan yang sangat diperlukan dalam pelbagai aplikasi berprestasi tinggi. Daripada penggunaannya dalam aeroangkasa dan pertahanan untuk pembuatan komponen tahan lama, suhu tinggi, kepada peranannya dalam menyelesaikan cabaran pelesapan haba dalam peranti semikonduktor berkuasa tinggi, silikon nitrida terus menjadi pemain penting dalam kemajuan teknologi moden. Memandangkan penyelidikan terus meneroka sifat dan potensinya, silikon nitrida bersedia untuk kekal sebagai juara dalam dunia bahan termaju.

Semicorex menawarkan kualiti tinggisubstrat SiN. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.

Hubungi # telefon +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com