Natur und Eigenschaften von Halbleiterkeramiken

Einführung: Halbleiterkeramiken sind chemische Verbindungen, die aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften in Fertigungsprozessen sehr nützlich sind. Dieser Artikel untersucht die Natur und Eigenschaften von fünf Halbleiterkeramiken sowie ihre Anwendung im Fertigungssektor. Gute Kenntnisse dieser Halbleiterkeramiken verbessern deren Einsatz.

Aluminiumoxid als Halbleiterkeramik

Aluminiumoxid ist auch als Aluminiumoxid bekannt. Es ist eine Halbleiterkeramik. Es kommt in der Natur als Mineral vor. Es kann auch als synthetisches Material durch Schmelzen von festem Aluminium hergestellt werden. Aluminiumoxid kommt in verschiedenen Formen vor und wird daher als amorph bezeichnet. Beispielsweise wird Aluminiumoxid in Kristallform als Korund bezeichnet.

Die folgende Tabelle zeigt die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften von Aluminiumoxid.

Tabelle 1: Eigenschaften von Aluminiumoxid, einer halbleitenden Keramik

Physikalische Eigenschaften	Chemische Eigenschaften	Mechanische Eigenschaften
Es ist schwer. Ein Aluminiumoxidwürfel mit einer Kantenlänge von etwa einem Meter kann bis zu 3.400 Kilogramm wiegen.	Es entsteht durch die Kombination von zwei Aluminiumatomen und drei Sauerstoffatomen zu Al2O3.	Es ist ein sehr hartes Material, nur Diamanten sind härter.
Es hat eine Dichte von 3,987 g/cm3	Es ist eine ungiftige und geruchlose Substanz.	Es ist relativ stabil bei hohen Temperaturen.
Es handelt sich um eine amorphe Substanz, das heißt, sie hat keine bestimmte Form.	Es ist nicht wasserlöslich.	Es verfügt über hervorragende Verschleißfestigkeitseigenschaften
Es ist in Pulverform	Es ist entzündlich, wenn es mit Substanzen wie Ethylenoxid kombiniert wird, das selbst ein gefährliches Gas ist.	Die reinere Form dieser Substanz ist korrosionsbeständiger als die unreinen Formen.
Es ist eine weißliche Substanz	Es ist ein elektrischer Isolator.
Es hat einen hohen Siedepunkt von 2.200 K
Es hat einen hohen Schmelzpunkt von 3.200 K
Es kommt in Form von Kristallen und Nichtkristallen vor.
Es weist Wärmeleitfähigkeitseigenschaften in Keramik auf.

Verwendung von Aluminiumoxid in Halbleiterkeramiken: Die Verwendungszwecke von Aluminiumoxid hängen von seinen physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften als Halbleiterkeramik ab. Diese sind wie folgt:

Beschichtung von Geräten, die als Öfen verwendet werden, da Aluminiumoxid sehr hohen Temperaturen standhalten kann;
Wird zur Herstellung von Schmuck verwendet
Wird aufgrund seiner Härte zur Herstellung von Schneidgeräten verwendet.
Wird zur Herstellung von Schleifpapier verwendet, das zum Glätten rauer Oberflächen dient.

Siliziumnitrid als Halbleiterkeramik

Siliziumnitrid ist eine Halbleiterkeramik, die synthetisch hergestellt wird. Die Herstellungsverfahren, die sehr teuer sind und spezielle Ausrüstung erfordern, sind folgende:

i. Direkte Nitrierung: Bei diesem Verfahren werden Siliziumpulver und Stickstoffgas bei sehr hohen Temperaturen verbrannt, um Siliziumnitrid zu erzeugen.

ii. Nitrierung: Hierbei kommt es durch die Reaktion von Siliziumpulverkristallen in einem Bindungsprozess zur Bildung von Siliziumnitrid.

In gleicher Weise werden die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften von Siliziumnitrid in der folgenden Tabelle hervorgehoben:

Tabelle 2: Eigenschaften von Siliziumnitrid als Halbleiterkeramik

Physikalische Eigenschaften	Chemische Eigenschaften	Mechanische Eigenschaften
Es ist eine weißliche Substanz.	Es handelt sich um eine hochreine Substanz.	Es weist eine große Energielücke auf.
Es handelt sich um eine dichte Verbindung mit geringem Gewicht.	Es hat eine gute elektrische Leitfähigkeit.	Es ist eine extrem harte Substanz.
Es hat einen hohen Schmelzpunkt.	Es reagiert auch nicht leicht auf die meisten Chemikalien.	Es ist bei sehr hohen Temperaturen stabil.
	Es erfordert die Anwendung kleiner Mengen als Halbleiterkeramik.	Es verleiht Materialien Festigkeit und Zähigkeit und macht sie sehr langlebig.
		Es ist sehr widerstandsfähig gegen Verschleiß.

Verwendung von Siliziumnitrid in der Halbleiterkeramik sind unter anderem:

Es wird beim Bau von Turbinen verwendet;
Zur Herstellung von Geräten und Werkzeugen, die bei chirurgischen Eingriffen verwendet werden;
Von entscheidender Bedeutung bei der Herstellung von Zahn- und orthopädischen Implantaten;
Nützlich für die Synthese von Mikrochips;
Siliziumnitrid ist leicht und daher für den Flugzeugbau geeignet, um stabile Bewegungen zu ermöglichen;
Wird zur Herstellung von ultravioletten Leuchtdioden verwendet.

Bornitrid als Halbleiterkeramik

Bornitrid ist eine Halbleiterkeramik, die in der Umwelt selten vorkommt. Es handelt sich um eine seltene Substanz, die meist in synthetischer, also künstlicher Form verwendet wird. Aufgrund seiner großen Ähnlichkeit mit Granit wird es auch als weißer Graphit bezeichnet.

Die Produktionskosten von Bornitrid sind hoch, und die Bedienung der Produktionsanlagen erfordert Fachwissen. Die hohen Kosten für die Herstellung synthetischer Formen erschweren einigen Branchen den Zugang. Dies trotz der Vorteile seines Einsatzes in der Produktion von Halbleiterkeramiken.

Tabelle 3: Eigenschaften von Bornitrid als Halbleiterkeramik

Physikalische Eigenschaften	Chemische Eigenschaften	Mechanische Eigenschaften
Es ist weich und gleitfähig.	Es entsteht durch die Synthese von Boroxid und Stickstoff zu Bornitrid.	Es ist äußerst korrosionsbeständig.
Es kommt in drei kristallinen Hauptformen vor.	Es ist ungiftig.	Es ist eine harte Substanz, genau wie Diamant.
Es hat einen hohen Schmelzpunkt.	Es wird unter sehr hohen Temperaturen hergestellt, um seine Form zu reinigen.
Es ist ein ausgezeichneter Stromleiter.

Formen von Bornitrid als Halbleiterkeramik: Bornitrid ist eine besondere Art von Halbleiterkeramik, da es in drei Hauptkristallformen vorkommt, nämlich

i. H-BN (hexagonales Bornitrid) – Dieses ist weich, schmierend und hat eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Die aus dieser Form von Bornitrid erzeugten Formen sind normalerweise dicht.

ii. C-BN, das durch Erhitzen von H-BN entsteht. Die Produkte aus C-BN sind sehr hart; und

iii. W-BN, das bei niedrigeren Temperaturen als C-BN gebildet wird. W-BN eignet sich sehr gut zur Herstellung harter Formen. Es weist im Vergleich zu den anderen Bornitrid-Formen eine geringere Dichte auf.

Verwendung von Bornitrid als Halbleiterkeramik umfassen die folgenden

Herstellung von Kühlkörpern.
Bau von Öfen.
Synthese optischer Materialien.
Herstellung von Kosmetika; und
Herstellung von Schneidstoffen.

Aluminiumnitrid als Halbleiterkeramik

Beschreibung: Aluminiumnitrid ist eine Halbleiterkeramik. Es handelt sich um festes Aluminium in Nitridform. Aufgrund seiner Ungiftigkeit ist es eine beliebte Wahl für Halbleiterkeramiken und kann sicher in der Fertigung eingesetzt werden. Aluminiumnitrid wird synthetisch durch die Kombination von Aluminium und Stickstoff hergestellt.

Tabelle 4: Eigenschaften von Aluminiumnitrid als Halbleiterkeramik

Physikalische Eigenschaften	Chemische Eigenschaften	Mechanische Eigenschaften
Es ist eine weißliche Substanz.	Durch die spontane Polarisation erhält Aluminiumnitrid einen stark ionischen Charakter.	Es ist äußerst korrosionsbeständig.
Es hat einen hohen Schmelzpunkt von etwa 2.200 °C.	Es hydrolysiert langsam in Wasser durch Angriffe auf seine Korngrenzen.	Es existiert als Kristallstruktur, die als hexagonaler Wurtzit bekannt ist.
Es hat einen hohen Siedepunkt von etwa 2.500 °C.	Der Stoff kann durch Säuren und Laugen durch Angriffe auf Aluminiumnitridkörner zersetzt werden.	Es ist beständig gegenüber einigen geschmolzenen Salzen.
Es ist ein elektrischer Isolator.	Es entsteht durch Elektronegativität, die aus der Kombination von Aluminium- und Stickstoffatomen resultiert.
Aluminiumnitrid hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit.

Verwendung von Aluminiumnitrid als Halbleiterkeramik:

Es wird als Kühlkörper für elektrische und elektronische Anwendungen verwendet.
Der Stoff wird für elektrische Anwendungen in Situationen eingesetzt, in denen hohe Temperaturen und Wärmeableitung eine Herausforderung darstellen.
Es wird bei der Herstellung von Kunststoffen und Harzmaterialien kombiniert.
Es wird bei der Herstellung von Verpackungen für Elektrogeräte verwendet.
Aluminiumnitrid wird auch zur Herstellung eines dünnen Materials verwendet, das als HF-Filter bekannt ist und in Mobiltelefonen als akustischer Resonator verwendet wird.
Es wird bei der Herstellung von Mikrofonen verwendet.

Siliziumkarbid als Halbleiterkeramik

Siliziumkarbid ist eine Halbleiterkeramik, die auch als Karborund bekannt ist. Es kommt in natürlichem Zustand in einem seltenen Mineral namens Moissanit vor. Untersuchungen an Siliziumkarbidproben zeigten das Vorhandensein von Silizium- und Kohlenstoffisotopen. Solche Elemente kommen auch in Sternenstaub vor, der seinen Ursprung im Weltraum hat.

Andere Quellen für Siliziumkarbid: Siliziumkarbid kann auch in kristalliner und pulverförmiger Form in Massenproduktion hergestellt werden. Es gibt zwei Verfahren zur Herstellung von synthetischem Siliziumkarbid: das Lely-Verfahren und die chemische Gasphasenabscheidung. Beide Verfahren erfordern spezielle Ausrüstung und ein hohes Maß an Fachwissen.

Eigenschaften von Siliziumkarbid als Halbleiterkeramik

Physikalische Eigenschaften	Chemische Eigenschaften	Mechanische Eigenschaften
Es ist eine dunkel gefärbte und geruchlose Substanz.	Es kann nicht in Wasser gelöst werden, aber in geschmolzenem Eisen.	Es ist eine sehr harte Substanz.
Es ist ein guter Wärme- und Stromleiter.	Es ist beständig gegen Säuren und Basen, reagiert jedoch nicht mit Säurefluoriden und Flusssäure.	Es verfügt über eine große Bandlücke und magnetische Eigenschaften, die seine Rolle als Halbleiterkeramik stärken.
	Es ist chemisch inert.

Verwendung von Siliziumkarbid als Halbleiterkeramik:

Siliziumkarbid wird zur Herstellung widerstandsfähiger und harter Materialien wie beispielsweise kugelsicherer Westen verwendet.
Es wird zur Herstellung von Schmuck verwendet.

Formulierung von Schleifmitteln.
Bau von Pkw-Kupplungen und Pkw-Bremsen.
Wird in photokatalytischen Prozessen sowie bei der Herstellung von Feldemissionstransistoren verwendet.
Herstellung energiesparender Maschinen und Geräte.
Montage von solarbetriebenen Systemen und Elektrofahrzeugen aufgrund der Fähigkeit, hohe Stromspannungen zu unterstützen.
Es wird als guter Ersatz für kohlenstoffreiche Verbrennungsmaterialien in Produktionsprozessen bevorzugt, um die Umwelt zu schützen.

Abschluss:

Halbleiterkeramiken zeichnen sich durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit, Härte und gute elektrische Leitfähigkeit aus. Zu diesen Eigenschaften gehören auch Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Ionenbindung sowie Farbe und Form. Diese besonderen Merkmale bestimmen auch die Eignung ihrer Anwendung.

Fertigungskapazität

Funktionen

Industrie

Nach Funktionen

Nach Materialien

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