Структура, властивості та використання SiC в кераміці

Abstract

Стаття присвячена вивченню структури, фізико-механічних властивостей та можливостей використання карбіду кремнію в кераміці. У даному дослідженні розглянуто нескінченне укладання тетраедра карбіду кремнію, яке формує різні політипи, такі як 15R, гексагональна (4H та 6H) та кубічна (3C) структури. Різні позначення, зокрема від Рамсделла, використовуються для класифікації та вивчення цих політипів. Кристалічна структура карбіду кремні. має важливе значення для високотемпературного застосувань у порівнянні з традиційними напівпровідниками. Матеріал має високий модуль пружності, твердість та хімічно інертний. Фізико-механічні властивості карбіду кремнію роблять його ключовим матеріалом у сучасній технології. Зокрема, висока термічна стабільність та хімічна інертність сприяють його використанню при високих температурах та в агресивних хімічних середовищах. Широкий запірний струм карбіду кремнію (2,4–3,2 еВ) та його здатність поглинати ультрафіолетове та видиме світло відкривають перспективи застосування у оптичній електроніці та біосенсориці. У сфері кераміки, карбід кремнію може використовуватися як ефективний поглинач електромагнітного випромінювання. Діелектрична проникність та термічна стабільність надають матеріалу переваги для створення легких та високотемпературних поглиначів. Дослідження показали, що композити з карбіду кремнію можуть забезпечувати значне поглинання електромагнітного випромінювання у широкому діапазоні частот, а високий вміст легуючих елементів (N або Al) збільшує діелектричну проникність. Ці властивості роблять SiC перспективним матеріалом для застосувань у високотехнологічних галузях, включаючи оптичну електроніку, виробництво поглиблювачів електромагнітних хвиль та біосенсори. Подальше дослідження в цій області може розширити можливості використання карбіду кремнію у важливих технологічних сферах.This article delves into the investigation of the structure, physical-mechanical properties, and potential applications of silicon carbide in ceramics. The study explores the infinite stacking of silicon carbide tetrahedra, forming various polytypes such as 15R, hexagonal (4H and 6H), and cubic (3C) structures. Different designations, including Ramsdell's notation, are utilized for the classification and examination of these polytypes. The crystal structure of silicon carbide holds significant importance for high-temperature applications compared to traditional semiconductors. The material exhibits a high modulus of elasticity, hardness, and chemical inertness. The physical-mechanical properties of silicon carbide make it a key material in modern technology. Particularly, its high thermal stability and chemical inertness contribute to its usage at elevated temperatures and in aggressive chemical environments. The wide bandgap of silicon carbide (2.4–3.2 eV) and its ability to absorb ultraviolet and visible light open prospects for applications in optical electronics and biosensing. In the field of ceramics, silicon carbide can serve as an efficient electromagnetic radiation absorber. Its dielectric permeability and thermal stability give the material advantages for creating lightweight and high-temperature absorbers. Studies have shown that silicon carbide composites can provide significant electromagnetic radiation absorption across a broad frequency range, and a high content of alloying elements (N or Al) increases dielectric permeability. These properties make SiC a promising material for applications in high-tech industries, including optical electronics, manufacturing of electromagnetic wave absorbers, and biosensors. Further research in this area has the potential to expand the applications of silicon carbide in crucial technological domains.