Okamoto et al. ma\u00dfen die Leitf\u00e4higkeit von Siliziumkarbid bei verschiedenen Temperaturen und stellten fest, dass geringe Mengen an Si-Zusatz die Leitf\u00e4higkeit nicht um zwei bis drei Gr\u00f6\u00dfenordnungen erh\u00f6hten, aber bei mehr als 5 mol% stieg die Leitf\u00e4higkeit um bis zu drei Gr\u00f6\u00dfenordnungen an.<\/p>\n
Siliciumcarbid ist ein Halbleitermaterial, das durch Dotierung mit Aluminium-, Bor-, Gallium-, Phosphor- oder Stickstoffionen in einen n- oder p-Typ-Zustand \u00fcberf\u00fchrt werden kann.<\/p>\n
Siliciumcarbid ist ein Halbleitermaterial, d. h. es liegt zwischen Metallen (die Strom leiten) und Isolatoren (die Strom widerstehen). Bei niedrigen Temperaturen verh\u00e4lt sich Siliciumcarbid eher wie ein Isolator, indem es dem elektrischen Energiefluss widersteht; bei h\u00f6heren Temperaturen wird es jedoch eher zu einem Leiter, indem es elektrischen Strom durchl\u00e4sst. Das Verhalten von Siliciumcarbid h\u00e4ngt sowohl von der Temperatur als auch von Verunreinigungen ab: Die Zugabe von Aluminium, Bor und Gallium kann einen N-Halbleitereffekt erzeugen, w\u00e4hrend die Zugabe von Stickstoff oder Phosphor einen N-Halbleitereffekt hervorruft; au\u00dferdem kann durch kontrollierte Dotierung Supraleitung in diesem Material erzeugt werden.<\/p>\n
SiC ist ein elektrisch halbleitendes Material mit einem Anfangswiderstand zwischen 105 und 107 Ohm*cm in seinem reinen Zustand, obwohl das Hinzuf\u00fcgen elektrisch leitender zweiter Phasen diesen Widerstand f\u00fcr Heizungsanwendungen ausreichend reduzieren kann; der Gesamtwiderstand h\u00e4ngt von der Morphologie und den Verarbeitungsbedingungen des Materials selbst ab.<\/p>\n
Kommerzielles SiC-Pulver weist h\u00e4ufig eine nicht-st\u00f6chiometrische Zusammensetzung auf; es enth\u00e4lt in der Regel \u00fcbersch\u00fcssiges Aluminium und Silizium. Dies stellt zwar kein Problem dar, wenn es darum geht, die gew\u00fcnschten kristallinen Strukturen zu sintern, aber aufgrund der geringeren Bandl\u00fccke von b-SiC wird diese Aufgabe an Luft einfacher. Da N2 diesem Umwandlungsprozess sowie der Dotierung von SiC einen gr\u00f6\u00dferen Widerstand entgegensetzt, k\u00f6nnten die Auswirkungen der N-Dotierung minimiert werden.<\/p>\n
Siliziumkarbid (SiC) bietet hervorragende W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeitseigenschaften, die es zu einem Schl\u00fcsselmaterial in der Leistungs- und Optoelektronik machen1,2. Leider stellt der hohe lokale W\u00e4rmefluss von SiC-Bauteilen eine Herausforderung f\u00fcr das W\u00e4rmemanagement dar, was zu einer \u00dcberhitzung der Bauteile f\u00fchrt, die die Leistung und Zuverl\u00e4ssigkeit beeintr\u00e4chtigt, insbesondere bei Leistungsbauteilen, die bei Temperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur arbeiten. Daher ist ein tieferes Verst\u00e4ndnis der SiC-Mikrostruktur, der Phasenzusammensetzung und der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit der Schl\u00fcssel f\u00fcr die Entwicklung von Materialien mit noch h\u00f6heren W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeiten.<\/p>\n
Im Rahmen einer Untersuchung der Auswirkungen von Phasenzusammensetzung, Mikrostruktur und Defektstruktur auf die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von SiC wurde ein b-SiC-Pulver im Submikronbereich durch Fl\u00fcssigphasen-Funkenplasmasintern (L-SPS) mit verschiedenen Konzentrationen von Y2O3 und Yb2O3 verdichtet, um dichte Proben herzustellen, die bis zu 20% Graphen-Nanopl\u00e4ttchen (GNPs) enthalten. Der uniaxiale Pressdruck w\u00e4hrend des L-SPS-Prozesses f\u00fchrte zu einer bevorzugten Ausrichtung der GNPs senkrecht zur Pressachse und somit zu einer erh\u00f6hten W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit entlang dieser Richtung; w\u00e4hrend in paralleler Richtung keine Verbesserung der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit zu verzeichnen war.<\/p>\n
Zus\u00e4tzlich wurde die hochaufl\u00f6sende Rastertransmissionselektronenmikroskopie (HR-STEM) zusammen mit der R\u00fcckstreuelektronenbeugung eingesetzt, um Defektstrukturen auf atomarer Ebene in diesen b-SiC-Proben zu bewerten. Es wurden keine Auswirkungen nat\u00fcrlicher Defekte festgestellt; die Zugabe von Yb2O3 hatte jedoch eine viel st\u00e4rkere Auswirkung auf die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, was m\u00f6glicherweise darauf hindeutet, dass sich als Reaktion auf den \u00fcbersch\u00fcssigen Yb2O3-Gehalt in der Gitterstruktur ein Verunreinigungsniveau gebildet hat.<\/p>\n
Siliziumkarbid (SiC) ist eine au\u00dfergew\u00f6hnliche chemische Verbindung, die zu gleichen Teilen aus Silizium und Kohlenstoff besteht, die durch starke kovalente Bindungen miteinander verbunden sind, \u00e4hnlich wie bei Diamant. Es hat eine Mohs-H\u00e4rte von 9 auf der Mohs-Skala, was es extrem haltbar und widerstandsf\u00e4hig gegen extreme Temperaturen macht.<\/p>\n
SiC ist f\u00fcr seine Halbleitereigenschaften mit breiter Bandl\u00fccke bekannt, die es den Elektronen erm\u00f6glichen, sich frei in seiner Materialstruktur zu bewegen und somit bei Erw\u00e4rmung Strom zu leiten; bei niedrigeren Temperaturen verh\u00e4lt sich seine Struktur jedoch eher wie ein Isolator und widersteht dem elektrischen Fluss.<\/p>\n
Das elektrische und thermische Verhalten von Siliziumkarbid kann durch Zugabe von Verunreinigungen ver\u00e4ndert werden. Die Dotierung mit Aluminium, Bor und Gallium macht es zu einem p-Halbleiter; die Dotierung mit Stickstoff und Phosphor macht es zu einem n-Halbleiter; diese Ver\u00e4nderungen k\u00f6nnen seine elektrische Leitf\u00e4higkeit erheblich verbessern.<\/p>\n
Aufgrund seiner dichten Struktur kann einkristallines SiC seine \u00fcberlegene W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit in praktischen Anwendungen nicht voll ausspielen. Polykristalline Keramiken, die aus handels\u00fcblichen Pulvern hergestellt werden, weisen h\u00e4ufig eine geringere W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit auf, die auf eine zuf\u00e4llige Kornorientierung, Gitterfehler und sekund\u00e4re Phasen mit geringerer Leitf\u00e4higkeit an den Korngrenzen zur\u00fcckzuf\u00fchren ist.<\/p>\n
Vor einer Investition ist es entscheidend, dass die gew\u00fcnschten Eigenschaften eines Siliziumkarbidmaterials erf\u00fcllt werden k\u00f6nnen. Dar\u00fcber hinaus kann es sich als besonders wichtig erweisen, die Leistung des Materials im Laufe der Zeit zu verstehen, z. B. bei Heizger\u00e4ten, bei denen die Lebensdauer durch Verschlei\u00dferscheinungen am Material stark eingeschr\u00e4nkt sein kann.<\/p>\n
Siliciumcarbid ist eine extrem robuste chemische Verbindung mit hexagonaler Struktur und einer gro\u00dfen Bandl\u00fccke. Die L\u00fccke zwischen der Freisetzungsenergie der Elektronen und der maximalen Energie des Valenzbandes ist fast dreimal so gro\u00df wie bei Silizium, was ihm den Beinamen \"Material mit gro\u00dfer Bandl\u00fccke\" eingebracht hat und es f\u00fcr Leistungselektronik und Hochspannungsanwendungen wie Batteriemanagementsysteme f\u00fcr Elektrofahrzeuge geeignet macht.<\/p>\n
Reines SiC ist farblos, aber in der industriellen Produktion wird es mit Phosphor kombiniert, um Karborundum zu bilden - ein braunes bis schwarzes Pulver mit regenbogenartigem Glanz, das aus d\u00fcnnen Passivierungsschichten zum Schutz der Kristalle entsteht und diesem Material seinen Namen gibt. Urspr\u00fcnglich wurde Karborund vor allem als Detektordioden in Schiffsradios verwendet; heute wird es jedoch haupts\u00e4chlich als harter Isolator in Schneidwerkzeugen und Bremsbel\u00e4gen eingesetzt.<\/p>\n
Bei Raumtemperatur hat SiC vom n-Typ eine intrinsische Leitf\u00e4higkeit von etwa 2 10-6 Ohm-cm. Die elektrische Leitf\u00e4higkeit kann jedoch durch Dotierung mit Stickstoff, Phosphor oder Beryllium erh\u00f6ht werden, um p-Typ-Material zu erzeugen, und durch die Bildung von Borakzeptoren auf Si-Orten, was sowohl die elektrische Leitf\u00e4higkeit als auch den elektrischen Widerstand erh\u00f6ht.<\/p>\n
Die Dotierung kann die thermische Stabilit\u00e4t von n-Typ-SiC beeintr\u00e4chtigen, da Elektronen und L\u00f6cher aus dem Gitter entweichen und Hot Spots in der Materialstruktur entstehen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Okamoto et al. measured the conductivity of silicon carbide at various temperatures and found that small amounts of Si additive did not increase conductivity by two to three orders of magnitude, but exceeding 5 mol% caused conductivity levels to soar by up to three orders of magnitude. Silicon carbide is a semiconductor material, capable of […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-370","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/370","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=370"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/370\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":371,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/370\/revisions\/371"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=370"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=370"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=370"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}