실리콘-탄소 합금 : 기술 개요 및 고급 응용 프로그램

 

1.1 원자 구조 및 결합

 

실리콘-탄소 합금은 3 가지 1 차 결합 구성을 나타냅니다.

공유 SI-C 결합 (SIC의 우세한, 본드 길이 ~ 1.89 Å)

금속 Si-Si 결합 (실리콘이 풍부한 단계)

SP²/SP³ 하이브리드 화 된 CC 결합 (흑연/비정질 탄소 영역)

전자 구조는 다음을 보여줍니다.

sic bandgap : 2. 3-3. 3 ev (폴리 타입에 따라 다름)

작업 기능 : 4. 5-5. 1 EV (반도체 응용 분야의 경우)

 

1.2 열역학적 특성

주요 열역학적 매개 변수 :

재산	값 범위
녹는 점 (sic)	2730 학위 (분해)
비열 (25도)	0.67-1.25 J/g·K
열전도율	120-490 W/m·K
CTE (25-1000 학위)	4.0-5.6 × 10⁻⁶/K

위상 다이어그램 고려 사항 :

SI-C 이진 시스템은 1414도 (Si-rich 측)의 음성을 보여줍니다.

SiC stability range: >표준 압력에서 1700도

 

2.1 고순도 합성 방법

Acheson 프로세스 (산업 SIC) :

반응 : sio{ + 3 c → -sic + 2 co (1900-2500 degree)

제품 : 육각형 -Sic (6H, 4H 폴리 타입)

불순물 통제 :<50 ppm metallic contaminants

화학 기상 증착 (전자 등급) :

선구자 : 1200-1600 학위에서 sih s + c ₃h₈

성장률 : 5-50 μm/hr

결함 밀도 :<10³ cm⁻² for epitaxial layers

 

2.2 나노 구조화 접근법

Core-Shell SI@C 양극 재료 :

아키텍처 : 50-200 nm Si 코어 5-20 nm 카본 코팅

Capacity retention: >500 사이클 후 80% (베어 SI의 경우 20%)

제작:

SI의 RF 스퍼터링

CVD 탄소 캡슐화

혈장 표면 기능화

 

3D 다공성 스캐 폴드 :

다공성 : 60-80% (기공 크기 50-500 nm)

특이 적 표면적 : 300-800 m²/g

제작:

템플릿 보조 에칭

동결 캐스팅

선택적 레이저 소결

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