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  • 碳化硅的結構和特性

    碳化硅以大約250種晶體形式存在。SiC的多態性具有一個類似晶體結構的大家族,稱為多晶型。它們是同一化合物的變體,在兩個維度上相同,在第三個維度上不同。因此,可以將它們視為按特定順序堆疊的層。

    以下是碳化硅的主要的幾種晶體類型。分為:3C(即SiC-β),4H,6H(SiC-α)

    碳化硅3c

    (β)3C-SiC

    碳化硅-4H

    4H-SiC

    (α)6H-SiC

    (α)6H-SiC

    α-碳化硅(α-SiC)是最常見的多晶型。它是在1700攝氏度以上的溫度下形成的,有一個六角形的晶體結構(類似于纖鋅礦)。β改性(β-SiC),具有閃鋅礦晶體結構(類似于鉆石),在低于1700°C的溫度下形成,直到最近,β形式已經有相對較少的商業用途,盡管由于其比其他催化劑具有更高的表面積,現在越來越多地將其用作多相催化劑的載體。

    主要碳化硅晶體特性

    多形體

    3C (β)

    4H

    6H (α)

    晶體結構

    閃鋅礦型結構 (立方)

    六方晶體

    六方晶體

    空間群

    T2d-F43m

    C46v-P63mc

    C46v-P63mc

    皮爾遜符號

    cF8

    hP8

    hP12

    晶胞參數 (Å)

    4.3596

    3.0730; 10.053

    3.0810; 15.12

    密度 (g/cm3)

    3.21

    3.21

    3.21

    帶隙基準 (eV)

    2.36

    3.23

    3.05

    體積模量 (GPa)

    250

    220

    220

    導熱系數 (W m−1K−1)

    360

    370

    490

    純SiC是無色的。工業產品的棕色到黑色是由鐵雜質造成的。晶體的彩虹狀光澤是由表面形成的二氧化硅鈍化層造成的。

    SiC的高升華溫度(約2700°C)使其適用于軸承和爐件。碳化硅在任何已知溫度下都不會熔化。它在化學上也是高度惰性的。目前,人們對其作為半導體材料在電子領域的應用非常感興趣,因為其高導熱性、高電場、擊穿強度和高最大電流密度使其比硅更有前景用于高功率器件。SiC還具有非常低的熱膨脹系數(4.0×10?6/k),并且沒有經歷會導致熱膨脹不連續的相變。

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