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碳化硅晶體結(jié)構(gòu)

關(guān)鍵詞 碳化硅 , 晶體結(jié)構(gòu)|2011-07-05 16:42:58|基礎(chǔ)知識|來源 中國磨料磨具網(wǎng)
摘要 碳化硅是以共價鍵為主的化合物。碳化硅結(jié)晶存在呈四面體空間排列的sp3混雜鍵,即碳硅元素形成結(jié)晶體時,sp排列趨于穩(wěn)定化,晶格改變?yōu)槟芰扛蟮姆€(wěn)定性sp3雜化軌道。鍵的共價特性和高強...

  碳化硅是以共價鍵為主的化合物。碳化硅結(jié)晶存在呈四面體空間排列的sp3混雜鍵,即碳硅元素形成結(jié)晶體時,sp排列趨于穩(wěn)定化,晶格改變?yōu)槟芰扛蟮姆€(wěn)定性sp3雜化軌道。鍵的共價特性和高強度,決定了碳化硅具有一定的能量和機械強度。得用X-射線衍射對碳化硅結(jié)構(gòu)的分析說明了它的兩種主要形態(tài):晶體排列致密的六成系α-SiC和類似于閃鋅礦結(jié)構(gòu)的等軸β-SiC。除了兩種主要多晶體外,碳化硅還會生成大量不同晶系的變體。為了表述各晶系變體,分類命名,人們提出了這樣幾種方法:①各種六方晶系的碳化硅多型體按發(fā)現(xiàn)的先后順序用相應(yīng)的羅馬數(shù)字表示之。如:SiCⅠ,SiCⅡ,SiCⅢ…。②拉姆斯德樂命名法:用字母H,R和C表示晶格類型分別為六方晶系結(jié)構(gòu),菱面體結(jié)構(gòu)和立六晶系結(jié)構(gòu),并在字母前用數(shù)字表示單位晶胞中的碳硅重復(fù)層數(shù)。如:3C,6H和15R等。③將類似于閃鋅礦結(jié)構(gòu)的等軸系碳化硅稱為β-SiC而將排列致密的六方系和菱面體碳化硅稱為α-SiC,詳見表2-1-9。
  表2-1-9 常見的幾種碳化硅晶型結(jié)構(gòu)
  按發(fā)現(xiàn)順序 拉姆斯德樂命名法 晶系 碳硅層堆積順序 晶格常數(shù)(A)
  SiCⅠ 15R 菱形 ABCBACABACBCABC… A0=3.073C0=37.70
  SiCⅡ 6H 六方 ABCACB… A0=3.073C0=15.70
  SiCⅢ 4H 六方 ABAC… A0=3.073C0=10.053
  β-SiC 3C 立方 ABCABC… A0=4.349
   各類型變體的形成與碳化硅的生成溫度有關(guān)。對碳化硅電阻爐內(nèi)不同區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)進行研究證明,由高溫爐芯向外延伸,碳化硅晶型的變化規(guī)律為:
  6H→15R→4H→3C
   現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),氮對β-SiC有明顯的穩(wěn)定化作用。如:在電阻爐內(nèi)以升華法培育碳化硅晶體時,隨著氮的壓力的增加,β-SiC增大。當(dāng)?shù)膲毫?.1~0.2Mpa時,生成的α-SiC具有β型贅生物。而當(dāng)?shù)膲毫Υ笥?.2Mpa時,在當(dāng)成α-SiC晶體的同時,還生成完全為立方晶系結(jié)構(gòu)的碳化硅晶體,壓力再升高(達24.5MPa),溫度為2000~2700℃時,只出現(xiàn)β-SiC。
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