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国内又一30亿元碳化硅项目将投产,预计产能60亿元

关键词: 碳化硅  | 发布时间:2019-03-06

碳化硅优势明显

碳化硅又叫金刚砂,是用石英砂、石油焦、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物——莫桑石,在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用广泛、经济的一种。碳化硅因具有很大的硬度而成为一种重要的磨料,但其应用范围却超过一般的磨料。例如,它所具有的耐高温性、导热性而成为隧道窑或梭式窑的窑具材料之一,它所具有的导电性使其成为一种重要的电加热元件等,化硅材料还可应用于功能陶瓷、耐火材料、冶金原料等应用领域。

广阔的应用范围

碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高,耐磨性能好、摩擦系数小,且耐高温,因而是制造密封环的理想材料。碳化硅的应用领域包括功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。作为磨料,它可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等;作为冶金脱氧剂和耐高温材料和高纯度的单晶,是制作半导体和碳化硅纤维的重要材料。碳化硅还可以用于制作单晶硅、多晶硅,也能在用于半导体、避雷针、电路元件、结构材料等。

由于天然含量甚少,碳化硅主要多为人造,常见的方法是将石英砂与焦炭混合,利用其中的二氧化硅和石油焦,加入食盐和木屑,置入电炉中,加热到2000°C左右高温,经过各种化学工艺流程后得到碳化硅微粉。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体。

据相关数据统计,中国约有碳化硅冶炼企业三百多家,年生产能力近三百万吨,碳化硅加工制砂微粉生产企业主要分布在河南、山东、江苏、吉林、黑龙江等省。中国的碳化硅冶炼生产工艺、技术装备和单吨能耗达到水平,黑、绿碳化硅原块的质量水平也属。

为什么碳化硅仍不普及?

碳化硅器件的发展难题不是设计难题,而是实现芯片结构的制作工艺,如碳化硅晶片的微管缺陷密度、外延工艺效率低、掺杂工艺的特殊要求、配套材料的耐温等。碳化硅生产的另一个问题是环保,由于碳化硅在冶炼过程中会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体,同时粉尘颗粒如果处理不当,污染非常严重。

除此之外,碳化硅未能大面积应用就是因为缺少合适的用于工业化生产功率半导体器件的衬底材料,如果能解决这个难题有利于碳化硅材料在新能源汽车上的大面积应用。制约碳化硅普及的就是价格,相对于硅器件,碳化硅成本更高,这是由于制造工艺和基板的昂贵。未来随着新能源汽车的普及,或许能给硅碳产业带来福音。