Siliciumcarbide is een belangrijk technisch materiaal dat veel wordt gebruikt in de productie van halfgeleiders, de verwerking van fotovoltaïsche zonne-energie en de precisiekristalindustrie. Vanwege de uitstekende hardheid, slijtvastheid en thermische stabiliteit, beidezwart siliciumcarbideen groen siliciumcarbide worden vaak gebruikt bij slijp- en polijsttoepassingen.
Belangrijkste polijstmethoden van siliciumcarbide
Momenteel omvatten de polijstmethoden van siliciumcarbide voornamelijk mechanisch polijsten, chemisch-mechanisch polijsten (CMP), elektrochemisch polijsten (ECMP), magnetorheologisch polijsten, katalysator-ondersteund polijsten, tribochemisch polijsten (TCP) en plasma-ondersteund polijsten (PAP).
Van deze technologieën wordt CMP beschouwd als het meest effectieve proces voor het bereiken van oppervlaktepolijsten op atomair-niveau. Het wordt veel gebruikt bij de verwerking van halfgeleiders, omdat het tegelijkertijd zowel lokale als globale planarisatie kan realiseren. Bij polijsten met hoge-precisie wordt vaak gekozen voor groen siliciumcarbide vanwege de scherpe snijprestaties en het stabiele polijsteffect.
Voordelen en uitdagingen van CMP
De polijstefficiëntie van CMP hangt voornamelijk af van de chemische reactiesnelheid op het materiaaloppervlak. Uit onderzoek blijkt dat de rotatiesnelheid en de polijstdruk significante effecten hebben op de polijstsnelheid, terwijl de temperatuur en de pH-waarde van de polijstvloeistof relatief weinig invloed hebben.
Het verhogen van de rotatiesnelheid kan de polijstefficiëntie effectief verbeteren. Hoewel een hogere druk de verwijderingssnelheid kan verhogen, kan dit ook het polijstkussen beschadigen en de productiekosten verhogen. Bij veel industriële slijptoepassingen heeft zwart siliciumcarbide de voorkeur vanwege de goede hardheid en voordelige prijs.
Momenteel wordt het polijsten met siliciumcarbide nog steeds geconfronteerd met problemen zoals een lage materiaalverwijderingssnelheid en hoge verwerkingskosten. Sommige geavanceerde polijsttechnologieën zijn hoofdzakelijk beperkt tot laboratoriumonderzoek vanwege ingewikkelde apparatuurvereisten en moeilijke bedieningsprocessen.
Toepassingen van siliciumcarbide
Siliciumcarbide werd voor het eerst ontdekt in meteorieten in 1905 en wordt nu voornamelijk geproduceerd door kunstmatige synthese. Het wordt veel gebruikt in fotovoltaïsche materialen op zonne-energie, halfgeleiderverwerking, kwartskristalproductie en piëzo-elektrische kristalindustrieën.
In de slijpindustrie wordt zwart siliciumcarbide vaak gebruikt voor algemeen slijpen en oppervlaktebehandeling, terwijl groen siliciumcarbide geschikter is voor het nauwkeurig polijsten van harde en brosse materialen. Met de snelle ontwikkeling van geavanceerde productie-industrieën zal de vraag naar polijsttechnologie op basis van siliciumcarbide blijven groeien.
