Силициум карбид

Силициум карбид (SiC), познат и како карборунд — тврдо хемиско соединение кое содржи силициум и јаглерод. Како полуспроводник, се јавува во природата како исклучително редок минерал моасанит, но масовно се произведува како прав и кристал од моасанит година за употреба како абразив. Зрната силициум карбид може да се поврзат заедно со синтерување за да формираат многу тврда керамика која е широко користена во апликации кои бараат висока издржливост, како што се автомобилски сопирачки, автомобилски спојки и керамички плочи во панцирни елеци. Големи еднокристали на силициум карбид може да се одгледуваат со методот на Лели и тие може да се исечат на скапоцени камења познати како синтетички моасанит.

Електронските примени на силициум карбид, како што се диоди што емитуваат светлина (LED) и детектори во раните радија, првпат биле демонстрирани околу 1907 година. SiC се користи во полуспроводнички електронски уреди кои работат на високи температури или високи напони, или и двете.

Природна појава

мини|Моасанит монокристал (≈1 mm во големина)
Природно настанатиот моасанит се наоѓа во само мали количини во одредени видови метеорити, депозити на корунд и кимберлит. Практично целиот силициум карбид што се продава во светот, вклучително и моасанитните накит, е синтетички.

Природниот моасанит првпат бил пронајден во 1893 година како мала компонента на метеоритот Кањон Диабло во Аризона од д-р Фердинанд Анри Моасан, по кого материјалот бил именуван во 1905 година. Откритието на Моасан за природно настанатиот SiC првично било оспорено бидејќи неговиот примерок можеби бил контаминиран со сечила за пила со силициум карбид кои веќе биле на пазарот во тоа време.

Иако е редок на Земјата, силициум карбидот е неверојатно чест во вселената. Тоа е вообичаена форма на ѕвездена прашина пронајдена околу ѕвездите богати со јаглерод, а примери од оваа ѕвездена прашина се пронајдени во недопрена состојба во примитивни (непроменети) метеорити. Силиконскиот карбид пронајден во вселената и во метеоритите е речиси исклучиво бета-полиморф. Анализата на зрната SiC пронајдени во метеоритот Мурчисон, јаглероден хондрит метеорит, открила аномални изотопски сооднос на јаглерод и силициум, што укажува дека овие зрна потекнуваат надвор од Сончевиот систем.

Историја
Рани експерименти
Несистематски, помалку признати и често непроверени синтези на силициум карбид вклучуваат:

Цезар-Мансуете Деспрец поминува електрична струја низ јаглеродна прачка вградена во песок (1849)
Роберт Сиднеј Марсден го раствора силициум диоксид во стопено сребро во графитен сад (1881)
Загревањето на мешавина од силициум и силициум диоксид од страна на Пол Шуценбергер во графитна садница (1881)
Алберт Колсон го загрева силиконот под струја на етилен (1882).

Широко производство

мини|Репликација на LED експериментите на Х.Џ. Ронд
Широко производство му се припишува на Едвард Гудрих Ачесон во 1890 годинаEncyclopædia Britannica, eb.com. Ачесон се обидувал да подготви вештачки дијаманти кога загреал мешавина од глина (алуминиум силикат) и кокс во прав (јаглерод) во железен сад. Тој ги нарекол сините кристали кои формирале карборунд, верувајќи дека тоа е ново соединение од јаглерод и алуминиум, слично на корунд. Моасан, исто така, синтетизирал SiC на неколку начини, вклучително и растворање на јаглерод во стопен силициум, топење на мешавина од калциум карбид и силициум диоксид и со редуцирање на силициум диоксид со јаглерод во електрична печка.

Ачесон го патентирал методот за правење прашок од силициум карбид на 28 февруари 1893 годинаAcheson, G. (1893)  "Production of artificial crystalline carbonaceous material". Ачесон, исто така, ја развил електричната сериска печка со која SiC сè уште се прави денес и ја формирал компанијата Carborundum за производство на најголемиот дел SiC, првично за употреба како абразив. Во 1900 година компанијата се договорила со Electric Smelting and Aluminum Company кога судиската одлука им дла „приоритет нашироко“ на нејзините основачи „за намалување на рудите и другите супстанции со методот на блескаво влакно“. Се вели дека Ачесон се обидувал да го раствори јаглеродот во стопениот корунд (алумина) и открил присуство на тврди, сино-црни кристали за кои верувал дека се соединение од јаглерод и корунд: оттука и карборунд. Можеби тој го нарекол материјалот „карборунд“ по аналогија на корунд, што е уште една многу тврда супстанција (9 на Мосовата скала).

Првата употреба на SiC била како абразив. Потоа следеле електронски апликации. Во почетокот на 20 век, силициум карбид се користел како детектор во првите радија. Во 1907 година Хенри Џозеф Раунд го произвел првиот LED со примена на напон на SiC кристал и набљудување на жолта, зелена и портокалова емисија на катодата. Ефектот подоцна бил повторно откриен од О.В. Лосев во Советскиот Сојуз во 1923 година.

Производство
мини|Синтетички SiC кристали со пречник од ~ 3 mm
мини|Две наполитанки од шест инчи направени од силициум карбид
Бидејќи природниот моасанит е исклучително редок, поголемиот дел на силициум карбид е синтетички. Силициум карбид се користи како абразив, како и полуспроводнички и дијамантски симулант со квалитет на скапоцен камен. Наједноставниот процес за производство на силициум карбид е комбинирање на силициум песок и јаглерод во печка со електрична отпорност на графит Ачесон на висока температура, помеѓу 1,600 °C (2,910 °F) и 2,500 °C (4,530 °F). Ситните SiO2 честички во растителниот материјал (на пр. лушпи од ориз) може да се претворат во SiC со загревање во вишокот јаглерод од органскиот материјал. Силициумскиот чад, кој е нуспроизвод на производство на силициум метал и легури на феросилициум, исто така може да се претвори во SiC со загревање со графит на 1,500 °C (2,730 °F).

Материјалот формиран во печката Ачесон варира во чистота, според неговата оддалеченост од изворот на топлина на графитниот отпор. Безбојни, бледо жолти и зелени кристали имаат најголема чистота и се наоѓаат најблиску до отпорникот. Бојата се менува во сина и црна на поголемо растојание од отпорот, а овие потемни кристали се помалку чисти. Азотот и алуминиумот се вообичаени нечистотии и тие влијаат на електричната спроводливост на SiC.

мини|Синтетички SiC-кристали

Чистиот силициум карбид може да се направи со процесот на Лели, во кој SiC прав се сублимира во високотемпературни видови силициум, јаглерод, силициум дикарбид (SiC2) и дисилициум карбид (Si 2C) во амбиентален аргон гас на 2500 °C и повторно депонирани во единечни кристали слични на снегулки, со големина до 2 × 2 cm, на малку поладна подлога. Овој процес дава висококвалитетни единечни кристали, главно од 6H-SiC фаза (поради високата температура на раст).

Модифицираниот процес на Лели кој вклучува индукциско загревање во графитни садници дава уште поголеми единечни кристали од 4 инчи (10 cm) во пречник, имајќи дел 81 пати поголем во споредба со конвенционалниот процес на Лели.

Кубниот SiC обично се одгледува со поскапиот процес на хемиско таложење на пареа (CVD) на силин, водород и азот. Хомепитаксијалните и хетероепитаксиалните SiC слоеви може да се одгледуваат со примена на пристапи на гасна и течна фаза.

За да се формира комплексно обликуван SiC, прекерамичките полимери може да се користат како прекурсори кои го формираат керамичкиот производ преку пиролиза на температури во опсег од 1000-1100 °C AM of Ceramics from Preceramic Polymers Published in Additive Manufacturing 2019, vol. 27 pp 80-90. Претходните материјали за добивање на силициум карбид на таков начин вклучуваат поликарбосилани, поли (метилсилин) и полисилазаниEurope Makes Ceramics  Preceramics. Материјалите од силициум карбид добиени преку пиролиза на прекерамички полимери се познати како керамика добиена од полимер или PDC. Пиролизата на прекерамичките полимери најчесто се изведува под инертна атмосфера на релативно ниски температури. Во однос на CVD процесот, методот на пиролиза е поволен бидејќи полимерот може да се формира во различни форми пред термализација во керамиката.

SiC може да се направи и во нафори со сечење на еден кристал или со помош на дијамантска жица пила или со користење на ласер. SiC е корисен полуспроводник кој се користи во енергетската електроника.

Структура и својства
+ Structure of major SiC polytypes.center|160pxcenter|265pxcenter|340px(β)3C-SiC 4H-SiC(α)6H-SiC

мини|Силициум карбид, слика направена под стереоскопски микроскоп
Силициум карбид постои во околу 250 кристални форми. Преку инертна атмосферска пиролиза на прекерамички полимери, се произведува и силициум карбид во стаклена аморфна формаAdditive Manufacturing of Ceramics from Preceramic Polymers Published in Additive Manufacturing 2019, vol. 27 pp 80-90. Полиморфизмот на SiC се одликува со големо семејство на слични кристални структури наречени политипови. Тие се варијации на истото хемиско соединение кои се идентични во две димензии и се разликуваат во третата. Така, тие можат да се гледаат како слоеви наредени во одредена низа.

Алфа силициум карбид (α-SiC) е најчесто сретнуван полиморф и се формира на температури поголеми од 1700 °C и има шестаголна кристална структура (слична на Вурцит). Бета модификацијата (β-SiC), со кристална структура на мешавина од цинк (слична на дијамантот), се формира на температури под 1700 °C. До неодамна, бета формата имала релативно малку комерцијални употреби, иако сега постои зголемен интерес за нејзина употреба како поддршка за хетерогени катализатори, поради нејзината поголема површина во споредба со алфа формата.

+ Својства на главните политипови на SiCPolytype3C (β)4H6H (α)Кристална структура Мешавина од цинк (кубна) Шестаголна ШестаголнаВселенска група T2d-F3m C46v-P63mc C46v-P63mcПерсонов симбол cF8 hP8 hP12константни решетки (Å) 4,3596 3,0730; 10,053 3,0810; 15,12Густина (g/cm3) 3,21 3,21 3,21Забранета зона (eV) 2,36 3,23 3,05Масовен модул (GPa) 250 220 220Топлинска спроводливост (W⋅m−1⋅K−1)
@ 300 K (see Silicon Carbide. Thermal properties . Ioffe Institute Semiconductors Database. for temp. dependence) 320 348 325

Чистиот SiC е безбоен. Кафеавата до црна боја на индустрискиот производ произлегува од нечистотии од железо. Сјајот на кристалите кој личи на виножито се должи на интерференцијата со тенок слој на пасивациониот слој од силициум диоксид што се формира на површината.

Високата температура на сублимација на SiC (приближно 2700 °C) го прави корисен за лежишта и делови од печката. Силициум карбид не се топи на ниту една позната температура. Исто така е високо инертен хемиски. Во моментов постои голем интерес за неговата употреба како полуспроводнички материјал во електрониката, каде што неговата висока топлинска спроводливост, висока јачина на распаѓање на електричното поле и висока максимална густина на струја го прават поперспективен од силиконот за уреди со голема моќност. SiC, исто така, има многу низок коефициент на топлинска експанзија (4,0 × 10 -6 /K) и не доживува фазни транзиции што би предизвикале дисконтинуитети во топлинската експанзија.

Електрична спроводливост

Силициум карбид е полуспроводник, кој може да се допингува од n-тип со азот или фосфор и од типот p со берилиум, бор, алуминиум или галиум. Металната спроводливост е постигната со тежок допинг со бор, алуминиум или азот.

Суперспроводливост е откриена во 3C-SiC:Al, 3C-SiC:B и 6H-SiC:B на слични температури ~1,5 K. Сепак, клучна разлика е забележана за однесувањето на магнетното поле помеѓу алуминиум и бор допинг: 3C-SiC:Al е тип-II. Спротивно на тоа, 3C-SiC:B е тип-I, како и 6H-SiC:B. Така, суперспроводливите својства се чини дека зависат повеќе од допант (B vs. Al) отколку на политип (3C- наспроти 6H-). Во обид да се објасни оваа зависност, било забележано дека B заменува на C места во SiC, но Al заменува на места Si. Затоа, Al и B „гледаат“ различни средини, во двата политипа.

Употреба
Абразивни и алати за сечење

мини|Дискови за сечење направени од SiC
Во уметноста, силициум карбидот е популарен абразив во современите лапидари поради издржливоста и ниската цена на материјалот. Во производството, се користи поради неговата цврстина во процесите на абразивна обработка, како што се мелење, брусење, сечење со воден млаз и пескарење. Честичките од силициум карбид се ламинирани на хартија за да се создадат шкурка и лента за држење на скејтбордитеFuster, Marco A. (1997) "Skateboard grip tape", .

Во 1982 година бил откриен исклучително силен композит од алуминиум оксид и силициум карбид. Развојот на овој лабораториски композит до комерцијален производ траело само три години. Во 1985 година, на пазарот биле претставени првите комерцијални алатки за сечење направени од овој композит засилен со алуминиум и силициум карбид.

Структурен материјал
мини|Силициум карбид се користи за трауматски плочи на балистички елеци

Во 1980-тите и 1990-тите, силициум карбид бил изучуван во неколку истражувачки програми за високотемпературни гасни турбини во Европа, Јапонија и САД. Компонентите биле наменети да ги заменат лопатките на турбините од суперлегура на никел или лопатките на млазниците. Сепак, ниту еден од овие проекти не резултирал со производствена количина, главно поради неговата мала отпорност на удар и неговата мала цврстина на фрактура.

Како и другите тврда керамика (имено алумина и бор карбид), силициум карбид се користи во композитен оклоп (на пр. Чобамски оклоп ), и во керамички плочи во панцири. „Змејска Кожа“, кој бил произведен од Pinnacle Armor, користел дискови од силициум карбид. Подобрената цврстина на фрактура во оклопот на SiC може да се олесни преку феноменот на абнормален раст на зрната или AGG. Растот на ненормално долгите зрна силициум карбид може да послужи за давање ефект на зацврстување преку премостување на пукнатината. Слични ефекти на зацврстување на AGG се пријавени во силициум нитрид ((Si3N4).)Abnormal Grain Growth in Journal of Crystal Growth 2012, Volume 359, Pages 83-91.

Силициум карбид се користи како потпорен материјал и материјал за полици во печки со висока температура како што се за печење керамика, фузија на стакло или леење стакло. Полиците за печки на SiC се значително полесни и потрајни од традиционалните полици од алумина.

Во декември 2015 година, била спомената инфузија на наночестички од силициум карбид во стопен магнезиум како начин за производство на нова силна и пластична легура погодна за употреба во аеронаутиката, воздушната, автомобилската и микроелектроникатаUCLA researchers create exceptionally strong and lightweight new metal.

Автомобилски делови

мини|Диск сопирачка „јаглерод-керамичка“ од силициум карбид на Porsche Carrera GT
Композитот јаглерод-јаглерод инфилтриран со силикон се користи за „керамички“ сопирачки дискови со високи перформанси, бидејќи тие можат да издржат екстремни температури. Силиконот реагира со графитот во композитот јаглерод-јаглерод за да стане силициум карбид засилен со јаглеродни влакна (C/SiC). Овие сопирачки дискови се користат на некои спортски автомобили на патишта, суперавтомобили, како и други автомобили со перформанси, вклучувајќи ги Porsche Carrera GT, Bugatti Veyron, Chevrolet Corvette ZR1, McLaren P1, Bentley, Ferrari, Lamborghini и некои специфични автомобили на Audi со високи перформанси. Силициум карбид исто така се користи во синтерувана форма за филтри за дизел честички. Се користи и како додаток за масло за да се намали триењето, емисиите и хармониците.

Леарници

SiC се користи во садници за држење на стопен метал во мали и големи апликации за леење.

Електрични системи

Најраната електрична примена на SiC била во громобрани во електроенергетските системи. Овие уреди морале да покажат висока отпорност додека напонот преку нив не достигне одреден праг V T, во кој момент нивниот отпор мора да падне на пониско ниво и да го одржува ова ниво додека применетиот напон не падне под VT..

Тоа било препознаено рано дека SiC имал таков отпор зависен од напонот, и затоа колони од SiC пелети биле поврзани помеѓу високонапонските далноводи и земјата. Кога ударот на гром во водот доволно ќе го подигне напонот на линијата, колоната SiC ќе се спроведе, дозволувајќи ударната струја да помине безопасно на земјата наместо по далноводот. Се покажало дека колоните SiC значително се спроведуваат при нормален работен напон на електричната линија и затоа морало да се постават во серија со празнина од искра. Овој јаз од искра се јонизира и станува спроводлив кога молњите ќе го подигнат напонот на спроводникот на далноводот, со што ефективно се поврзува SiC колоната помеѓу енергетскиот спроводник и земјата. Празнините за искри што се користат во одводниците на гром се несигурни, или не удираат во лак кога е потребно или не се исклучуваат потоа, во вториот случај поради дефект на материјалот или контаминација со прашина или сол. Употребата на SiC столбови првично била наменета да ја елиминира потребата од јазот на искри во громовите. Гапираните SiC одводници се користеле за заштита од гром и се продавале под брендовите GE и Westinghouse, меѓу другите. Исклучениот SiC одводник во голема мера е поместен со варистори без празнини кои користат колони од пелети од цинк оксид.

Елементи на електронско коло

Силициум карбид бил првиот комерцијално важен полуспроводнички материјал. Кристално радио детекторска диода „карборунд“ (синтетички силициум карбид) била патентирана од Хенри Харисон Чејс Данвуди во 1906 година. Нашол многу рана употреба во приемниците на бродовите.

Електронски уреди за напојување

Во 1993 година, силициум карбидот се сметал за полуспроводник и во истражувањето и во раното масовно производство, обезбедувајќи предности за брзи, високи температури и/или високонапонски уреди. Првите достапни уреди биле Шоткиевите диоди, проследени со FET-и со спојна порта и MOSFET за префрлување со голема моќност. Во моментов се развиени биполарни транзистори и тиристори.

Главниот проблем за комерцијализацијата на SiC е елиминацијата на дефектите: дислокации на рабовите, дислокации на завртките (и шупливо и затворено јадро), триаголни дефекти и дислокации на базалната рамнина. Како резултат на тоа, уредите направени од SiC кристали првично покажале слаби перформанси за блокирање наназад, иако истражувачите привремено наоѓале решенија за подобрување на перформансите на дефект. Освен квалитетот на кристалот, проблемите со интерфејсот на SiC со силициум диоксид го попречиле развојот на моќен MOSFET-ови базирани на SiC и биполарни транзистори со изолирана порта. Иако механизмот е сè уште нејасен, нитридирањето драматично ги намалило дефектите што предизвикуваат проблеми со интерфејсот.

Во 2008 година, првите комерцијални JFET биле оценети на 1200 V и претставени на пазарот, следени во 2011 година од првите комерцијални MOSFET оценети на 1200 V. JFET сега се достапни од 650 V до 1700 V со отпор од 25 mΩ. Покрај SiC прекинувачите и SiC Шоткиевите диоди (исто така и Шоткиевите бариернни диоди, SBD ) во популарните пакети TO-247 и TO-220, компаниите уште порано почнале да ги имплементираат голите чипови во нивните електронски модули за напојување.

SiC SBD диодите нашле широко распространување на пазарот што се користат во PFC кола и IGBT модули за напојување  . Конференциите како што е Меѓународната конференција за интегрирани електронски системи за напојување (CIPS) редовно известуваат за технолошкиот напредок на уредите за напојување со SiC. Главните предизвици за целосно ослободување на можностите на уредите за напојување SiC се:

 Погон на портата: SiC уредите често бараат нивоа на напон на портата што се различни од нивните силиконски колеги и може да бидат дури и несиметрични, на пример, +20 V и −5 Vref></ref>. 
 Пакување: SiC чиповите може да имаат поголема густина на моќност од уредите со силикон и се способни да се справат со повисоки температури што ја надминуваат границата на силикон од 150 °C. Потребни се нови технологии за прицврстување на матрицата, како што е синтерувањето за ефикасно да се извлече топлината од уредите и да се обезбеди сигурна меѓусебна врска.

Почнувајќи со Tesla Model 3, инвертерите во погонската единица користат 24 пара силициум карбид (SiC) MOSFET чипови оценети за 650 волти секој. Силиконскиот карбид во овој пример му даде на Тесла значајна предност во однос на чиповите направени од силикон во однос на големината и тежината. Голем број производители на автомобили планираат да вградат силициум карбид во електронските уреди за напојување во нивните производи. Се предвидува значително зголемување на производството на силициум карбид, почнувајќи со голема фабрика планирана од Wolfspeed во северниот дел на Њујорк.


LED диоди

Феноменот на електролуминисценција бил откриен во 1907 година со употреба на силициум карбид и првите комерцијални LED диоди биле базирани на SiC. Жолтите LED диоди направени од 3C-SiC биле произведени во Советскиот Сојуз во 1970-тите и сините LED диоди (6H-SiC) ширум светот во 1980-тите and blue LEDs (6H-SiC) worldwide in the 1980s.

Производството на карбид LED наскоро престанало кога различен материјал, галиум нитрид, покажал 10-100 пати посветла емисија. Оваа разлика во ефикасноста се должи на неповолниот индиректен опсег на SiC, додека GaN има директен пропусен опсег што ја фаворизира емисијата на светлина. Сепак, SiC сè уште е една од важните LED компоненти: тој е популарен супстрат за одгледување GaN уреди, а исто така служи и како распрскувач на топлина кај LED диоди со висока моќност.

Астрономија

Нискиот коефициент на топлинска експанзија, високата цврстина, цврстината и топлинската спроводливост го прават силициум карбидот пожелен материјал за огледало за астрономските телескопи. Технологијата на раст (хемиско таложење на пареа) е зголемена за производство на дискови од поликристален силициум карбид до 3,5 метри во пречник, а неколку телескопи како вселенскиот телескоп „Хершел“ се веќе опремени со SiC оптика, како и потсистемите на вселенската опсерваторија Гаја се монтирани на цврста рамка од силициум карбид, која обезбедува стабилна структура која ќе не се шири или собира поради топлина.

Пирометрија на тенко влакно
мини|Тест на пламен и сјајни SiC влакна. Пламенот е околу 7 см висок.
Влакната од силициум карбид се користат за мерење на температурите на гасот во оптичка техника наречена пирометрија на тенки влакна. Тоа вклучува поставување на тенка нишка во проток на топол гас. Емисиите на радијација од филаментот може да се корелираат со температурата на влакното. Филаментите се SiC влакна со дијаметар од 15 микрометри, околу една петтина од човечкото влакно. Бидејќи влакната се толку тенки, тие малку го нарушуваат пламенот и нивната температура останува блиска до онаа на локалниот гас. Може да се измерат температури од околу 800–2500 К.

Грејни елементи

Наводи за грејни елементи од силициум карбид постојат од почетокот на 20 век кога тие биле произведени од Acheson's Carborundum Co. во САД и EKL во Берлин. Силициум карбид понудил зголемени работни температури во споредба со металните грејачи. Елементите од силициум карбид денес се користат во топење на стакло и обоени метали, топлинска обработка на метали, производство на пловечко стакло, производство на керамика и електронски компоненти, запалувачи во пилот-светла за грејачи на гас итн.

Заштита од топлина
Надворешниот топлински заштитен слој на топлинскиот штит за надувување LOFTID на НАСА содржи ткаена керамика направена од силициум карбид, со влакна со толку мал дијаметар што може да се спакува и да се врти во предиво.

Честички на јадрено гориво и облоги

Силиконскиот карбид е важен материјал во честичките на горивото обложени со TRISO, типот на јадрено гориво што се наоѓа во реакторите што се ладат со гас на висока температура, како што е реакторот Pebble Bed. Слој од силициум карбид им дава структурна поддршка на обложените честички на горивото и е главната дифузна бариера за ослободување на производи од фисија.

Композитен материјал од силициум карбид е испитан за употреба како замена за обложување Циркалој во реактори за лесна вода. Една од причините за оваа истрага е тоа што, Циркалој доживува кршливост на водород како последица на реакцијата на корозија со вода. Ова создава намалување на цврстината на фрактура со зголемување на волуметриската фракција на радијалните хидриди. Овој феномен драстично се зголемува со зголемување на температурата на штета на материјалот. Облогата со силициум карбид не ја доживува истата механичка деградација, но наместо тоа ги задржува цврсти својства со зголемување на температурата. Композитот се состои од SiC влакна обвиткани околу внатрешен слој на SiC и опкружени со надворешен слој SiC. Пријавени се проблеми со можноста за спојување на парчињата од композитот SiC.

 Накит

Како скапоцен камен што се користи во накитот, силициум карбид се нарекува „синтетички моасанит“ или само „моасанит“ по името на минералот. Моасанитот е сличен на дијамантот во неколку важни аспекти: тој е транспарентен и тврд (9-9,5 на Мосoвата скала, во споредба со 10 за дијамантот), со индекс на рефракција помеѓу 2,65 и 2,69 (во споредба со 2,42 за дијамантот). Моасанитот е нешто потежок од обичната кубна цирконија. За разлика од дијамантот, моасанитот може да биде дволомен. Поради оваа причина, моасанитните накит се сечат долж оптичката оска на кристалот за да се минимизираат двократните ефекти. Полесен е (густина 3,21 g/cm 3 наспроти 3,53 g/cm 3), и многу поотпорен на топлина од дијамантот. Ова резултира со камен со повисок сјај, поостри страни и добра еластичност. Лабавите камења од моасанит може да се стават директно во калапи за восочни прстени за лиење со изгубен восок, како и дијамантот, бидејќи моасанитот останува неоштетен од температури до 1,800 °C (3,270 °F). Моасанитот стана популарен како замена за дијаманти и може погрешно да се идентификува како дијамант, бидејќи неговата топлинска спроводливост е поблиску до дијамантот од која било друга замена. Многу уреди за тестирање на топлински дијаманти не можат да го разликуваат моасанитот од дијамантот, но скапоцениот камен се разликува по неговата двојно прекршување и многу мала зелена или жолта флуоресценција под ултравиолетова светлина. Некои камења од моасанит, исто така, имаат закривени подмножества слични на жици, кои дијамантите никогаш ги немаат.

Производство на челик


Силициум карбид, растворен во основна кислородна печка што се користи за правење челик, делува како гориво. Дополнителна ослободена енергија овозможува печката да обработи повеќе отпад со исто полнење на топол метал. Може да се користи и за подигање на температурите на чешмата и прилагодување на содржината на јаглерод и силициум. Силиконскиот карбид е поевтин од комбинацијата на феросилициум и јаглерод, произведува почист челик и пониски емисии поради ниските нивоа на елементи во трагови, има ниска содржина на гас и не ја намалува температурата на челикот.

Поддршка за катализатор

Природната отпорност на оксидација што ја покажува силициум карбид, како и откривањето на нови начини за синтеза на кубната β-SiC форма, со неговата поголема површина, доведе до значителен интерес за неговата употреба како хетерогена катализаторска поддршка. Оваа форма е веќе употребена како катализатор за оксидација на јаглеводороди, како што е n- бутан, до малеински анхидрид.

Изработка на карборунд

Силициум карбид се користи во изработката на карборунд - техника на печатење со колаграф. Гризот од карборунд се нанесува во паста на површината на алуминиумска плоча. Кога пастата е сува, мастилото се нанесува и се заглавува во нејзината зрнеста површина, а потоа се брише од голите области на плочата. Плочата со мастило потоа се печати на хартија во преса за тркалање што се користи за изработка на печатење со вдлабнатини. Резултатот е отпечаток од насликани ознаки врежани во хартијата.

Во камената литографија се користи и карборунд ронки. Неговата униформа големина на честички овозможува да се користи за „зрнење“ на камен што ја отстранува претходната слика. Во сличен процес на брусење, погруб ронки карборунд се нанесува на каменот и се работи со левигатор, а потоа постепено се нанесува пофин и пофин ронки додека каменот не се исчисти. Ова создава површина чувствителна на маснотии.

 Производство на графен

Силициум карбид може да се користи во производството на графен поради неговите хемиски својства кои го промовираат епитаксалното производство на графен на површината на наноструктурите на SiC.

Кога станува збор за неговото производство, силиконот се користи првенствено како супстрат за одгледување на графенот. Но, всушност постојат неколку методи кои можат да се користат за одгледување на графен на силициум карбид. Методот на раст со контролирана сублимација (CCS) се состои од SiC чип кој се загрева под вакуум со графит. Потоа вакуумот се ослободува многу постепено за да се контролира растот на графенот. Овој метод дава најквалитетни графен слоеви. Но, пријавени се и други методи кои го даваат истиот производ.

Друг начин за одгледување на графен би бил топлинско разложување на SiC на висока температура во вакуум. Но, овој метод се покажал дека дава слоеви на графен кои содржат помали зрна во слоевите. Така, имало напори да се подобри квалитетот и приносот на графенот. Еден таков метод е да се изврши ex situ графитизација на SiC со силикон во атмосфера составена од аргон. Овој метод се покажал дека дава слоеви на графен со поголеми димензии на домени од слојот што би можел да се постигне преку други методи. Овој нов метод може да биде многу остварлив за да се направи графен со повисок квалитет за мноштво технолошки апликации.

Кога станува збор за разбирање како или кога да се користат овие методи на производство на графен, повеќето од нив главно го произведуваат или одгледуваат овој графен на SiC во средина што овозможува раст. Најчесто се користи на прилично повисоки температури (како 1300 °C) поради топлинските својства на SiC. Сепак, имало одредени постапки кои биле извршени и проучувани кои потенцијално би можеле да дадат методи кои користат пониски температури за да помогнат во производството на графен. Поконкретно, овој различен пристап кон растот на графенот е забележан за производство на графен во температурна средина од околу 750 °C. Овој метод вклучува комбинација на одредени методи како хемиско таложење на пареа (CVD) и површинска сегрегација. А кога станува збор за подлогата, постапката би се состои од премачкување на SiC подлогата со тенки фолии од преоден метал. И по брзата топлинска обработка на оваа супстанца, атомите на јаглеродот потоа ќе станат пообилни на површинскиот интерфејс на преодниот метален филм, што потоа ќе даде графен. И било откриено дека овој процес дава графен слоеви кои беа поконтинуирани низ површината на подлогата.

 Квантна физика

Силициум карбид може да биде домаќин на точкести дефекти во кристалната решетка кои се познати како центри на боја. Овие дефекти можат да произведат единечни фотони по потреба и на тој начин да послужат како платформа за извор со еден фотон. Таков уред е основен ресурс за многу нови апликации на квантната информатичка наука. Ако некој пумпа центар на боја преку надворешен оптички извор или електрична струја, центарот на боја ќе се доведе до возбудена состојба и потоа ќе се опушти со емисија на еден фотон.

Еден добро познат точкест дефект на силициум карбид е отцепувањето кое има слична електронска структура како и центарот за празно место на азот во дијамантот. Во 4H-SiC, отстапувањето има четири различни конфигурации кои одговараат на четири линии со нула фонон (ZPL). Овие вредности на ZPL се напишани со користење на ознаката V Si -V C и единицата eV: hh (1.095), kk(1.096), kh(1.119) и hk(1.150).

 Наводи 

 Надворешни врски 

Категорија:Керамички материјали
Категорија:Скапоцени камења
Категорија:Неоргански соединенија на силициумот
Категорија:Карбиди