El carburo de silicio es un semiconductor superior de banda prohibida ancha con propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas excepcionales, como cristales de color amarillo a azul verdoso a negro azulado con iridiscencia.<\/p>\n
Se han realizado cuidadosamente mediciones del \u00edndice de refracci\u00f3n en SiC c\u00fabico crecido epitaxialmente utilizando elipsometr\u00eda espectrosc\u00f3pica de \u00e1ngulo variable, mostrando que tanto los \u00edndices de refracci\u00f3n ordinarios como los extraordinarios aumentan con la temperatura.<\/p>\n
El \u00edndice de refracci\u00f3n es un n\u00famero adimensional que describe c\u00f3mo pasa la luz a trav\u00e9s de \u00e9l. Por ejemplo, el vidrio tiene un \u00edndice de refracci\u00f3n de 1,5, mientras que el cristal de plomo tiene uno de 1,77 y el diamante de 2,42. En general, cuanto mayor sea el \u00edndice de refracci\u00f3n de un material, m\u00e1s brillante ser\u00e1 su aspecto.<\/p>\n
El carburo de silicio posee un \u00edndice de refracci\u00f3n excepcional que rivaliza con el zafiro y el rub\u00ed, y es dos veces superior al del cuarzo. Esto lo convierte en un material id\u00f3neo para fabricar componentes \u00f3pticos de alto rendimiento, como las gu\u00edas de ondas. Sin embargo, su \u00edndice de refracci\u00f3n puede variar en funci\u00f3n de la temperatura a la que se deposite o del material del sustrato sobre el que se deposite. Adem\u00e1s, las impurezas o defectos de su pel\u00edcula pueden influir en sus propiedades.<\/p>\n
Las pel\u00edculas de SiC de alta calidad pueden crecer sobre diversos sustratos, como el silicio (Si), el carburo de wolframio (WC) y el di\u00f3xido de titanio (TiO2). Sin embargo, es fundamental comprender c\u00f3mo afecta cada sustrato a las propiedades \u00f3pticas de las pel\u00edculas de SiC producidas sobre ellos.<\/p>\n
Los par\u00e1metros \u00f3pticos de las pel\u00edculas finas de SiC dependen de su espesor; para medir con precisi\u00f3n estos par\u00e1metros \u00f3pticos, las mediciones de un an\u00e1lisis de elipsometr\u00eda deben ajustarse a funciones diel\u00e9ctricas simples utilizando f\u00f3rmulas para ajustarlas a los datos de medici\u00f3n de funciones diel\u00e9ctricas simples. Cuando se trata de SiC, las mediciones del \u00edndice de refracci\u00f3n y la birrefringencia en m\u00faltiples longitudes de onda proporcionan resultados m\u00e1s precisos.<\/p>\n
La informaci\u00f3n recopilada puede utilizarse para construir un modelo de las propiedades \u00f3pticas de las estructuras de SiC sobre SiC, comparando los resultados con las observaciones de los espectros de extinci\u00f3n astron\u00f3micos con fines comparativos y de validaci\u00f3n de las teor\u00edas.<\/p>\n
El \u00edndice de refracci\u00f3n sintonizable de las pel\u00edculas de carburo de silicio es un elemento integral para desarrollar dispositivos fot\u00f3nicos a escala de chip. Su valor depende de la relaci\u00f3n entre la concentraci\u00f3n de silicio y carbono en la pel\u00edcula; y puede diferir en funci\u00f3n de los polimorfos alfa o beta del carburo de silicio, o incluso en funci\u00f3n del grosor.<\/p>\n
El carburo de silicio es un material c\u00fabico de alta transmisi\u00f3n \u00f3ptica y bajas dispersiones, que presenta excelentes propiedades de transmisi\u00f3n \u00f3ptica y una excepcional capacidad de puenteo, debido a su gran energ\u00eda de banda prohibida. Debido a sus bajos niveles de dispersi\u00f3n, el carburo de silicio es un material atractivo para aplicaciones que requieren un modelado preciso de las propiedades de radiaci\u00f3n, como los intercambiadores de calor de medios porosos. Adem\u00e1s, su coeficiente de extinci\u00f3n permite realizar c\u00e1lculos \u00fatiles de la conductividad t\u00e9rmica radiativa.<\/p>\n
Las propiedades \u00f3pticas del carburo de silicio vienen determinadas por su estructura cristalina y sus niveles de dopaje, siendo su \u00edndice de refracci\u00f3n normal de 2,6584 para el plano cristalino 111 y de 3,0823 para el plano cristalino 100. Los \u00edndices var\u00edan con la longitud de onda. Los \u00edndices var\u00edan con la longitud de onda, por lo que el \u00edndice de refracci\u00f3n es proporcional a la frecuencia, al tiempo que contribuye al coeficiente de extinci\u00f3n dependiente de la frecuencia.<\/p>\n
El carburo de silicio destaca entre los materiales para superficies \u00f3pticas por su excelente capacidad de puenteo, baja expansi\u00f3n t\u00e9rmica y propiedades de rigidez, lo que lo convierte en el material ideal para superficies \u00f3pticas como espejos de telescopios. El carburo de silicio tambi\u00e9n encuentra aplicaci\u00f3n en diodos emisores de luz (LED) y detectores utilizados por dispositivos electr\u00f3nicos.<\/p>\n
El carburo de silicio se presenta en diversas formas, pero la variedad alfa es la m\u00e1s frecuente. Presenta una estructura cristalina hexagonal similar a la de la wurtzita y puede formarse a temperaturas superiores a 1.700 grados cent\u00edgrados. Otro polimorfo es el beta, que presenta una estructura cristalina de zinc blenda similar a la formaci\u00f3n del diamante a temperaturas m\u00e1s bajas.<\/p>\n
Se han medido espectros de extinci\u00f3n en laboratorio de granos de carburo de silicio alfa, que se corresponden estrechamente con las observaciones astron\u00f3micas. Desgraciadamente, sin embargo, estas mediciones por s\u00ed solas no pueden proporcionar suficiente informaci\u00f3n para una interpretaci\u00f3n precisa de los perfiles de caracter\u00edsticas de 11,5 mm en estrellas C, ya que los modelos de transferencia radiativa requieren el conocimiento del \u00edndice complejo del material circunestelar a trav\u00e9s del espectro electromagn\u00e9tico. Para resolver este problema y satisfacer el requisito de los modelos de transferencia radiativa de conocer el \u00edndice complejo del material circunestelar en todo el espectro electromagn\u00e9tico, estos autores presentan una funci\u00f3n diel\u00e9ctrica completa calculada a partir del an\u00e1lisis de Kramers-Kronig que confirma que el rasgo presente en estos espectros de extinci\u00f3n est\u00e1 relacionado con el alfa-SiC.<\/p>\n
Las propiedades \u00f3pticas del carburo de silicio vienen determinadas por su estructura at\u00f3mica; concretamente, por la presencia de dos defectos puntuales espec\u00edficos: impurezas de aluminio en la subred de silicio AlSi e impurezas de nitr\u00f3geno en la subred de carbono NC. Estos defectos puntuales, a su vez, contribuyen a definir sus caracter\u00edsticas \u00f3pticas. La baja expansi\u00f3n t\u00e9rmica, la gran dureza y la rigidez del carburo de silicio alfa lo convierten en un material atractivo para los espejos de telescopios astron\u00f3micos. Se dispone de espectros de extinci\u00f3n de laboratorio que reflejan con exactitud lo que puede observarse mediante observaciones en el espacio. Los espectros de laboratorio por s\u00ed solos son insuficientes para caracterizar completamente las propiedades \u00f3pticas de los materiales en todas las frecuencias electromagn\u00e9ticas. En este art\u00edculo se presenta una funci\u00f3n diel\u00e9ctrica sint\u00e9tica completa para este material, obtenida mediante el an\u00e1lisis de Kramers-Kronig de los datos existentes y los espectros de extinci\u00f3n experimentales. Esta funci\u00f3n sirve de entrada a los modelos de transferencia radiativa que caracterizan los entornos de polvo espacial.<\/p>\n
Se fabricaron muestras de pel\u00edcula delgada de SiC de diversos grosores mediante deposici\u00f3n qu\u00edmica en fase vapor mejorada por plasma (PECVD). Su estructura y morfolog\u00eda se examinaron por diversos medios, como la reflectividad de rayos X, la difracci\u00f3n de rayos X en polvo, la microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido y la microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica; sus constantes \u00f3pticas (partes real\/imaginaria de la funci\u00f3n diel\u00e9ctrica compleja y el \u00edndice de refracci\u00f3n) y la determinaci\u00f3n de la constante \u00f3ptica de banda prohibida se realizaron mediante elipsometr\u00eda espectrosc\u00f3pica.<\/p>\n
Los estudios demuestran que el \u00edndice de refracci\u00f3n del SiC disminuye a medida que aumenta su grosor, tal y como se hab\u00eda predicho. Las partes real e imaginaria de su funci\u00f3n diel\u00e9ctrica compleja, as\u00ed como los coeficientes de absorci\u00f3n, dependen tanto de la longitud de onda de la radiaci\u00f3n incidente como de la direcci\u00f3n de polarizaci\u00f3n; estos resultados confirman las predicciones de que su estructura en capas influye positivamente en las constantes \u00f3pticas que mejoran la transmitancia a trav\u00e9s de un espectro electromagn\u00e9tico ampliado.<\/p>\n
Los efectos t\u00f3xicos del carburo de silicio se derivan en gran medida de su fuerte interacci\u00f3n con las mol\u00e9culas de ox\u00edgeno y agua, lo que da lugar a una sobreexposici\u00f3n de gas de cloruro de hidr\u00f3geno que puede provocar dificultades respiratorias, broncoconstricci\u00f3n y acumulaci\u00f3n de l\u00edquido en los pulmones, as\u00ed como calambres abdominales, n\u00e1useas y v\u00f3mitos. Adem\u00e1s, la exposici\u00f3n a sus vapores podr\u00eda alterar el curso de la tuberculosis por inhalaci\u00f3n, provocando una fibrosis extensa y una progresi\u00f3n progresiva de la enfermedad.<\/p>\n
El \u00edndice de refracci\u00f3n mide la capacidad de los materiales para desviar las ondas luminosas. Cada material tiene un \u00edndice diferente: el agua tiene un \u00edndice de refracci\u00f3n de 1,5; el cristal de plomo tiene uno mayor; el diamante tiene uno superior a 2,42, lo que explica su magn\u00edfico aspecto cuando se expone directamente a la luz solar. El carburo de silicio tiene un \u00edndice de refracci\u00f3n de 2,5, lo que lo convierte en un excelente material duro y resistente al desgaste, con grandes propiedades el\u00e9ctricas que hacen posibles pel\u00edculas delgadas a partir de \u00e9l, utilizadas en electr\u00f3nica, incluidos los LED y los primeros detectores de radio, as\u00ed como en electroluminiscencia, con una eficiencia de 10-2 a 5600 A (Engineering Property Data).<\/p>\n
La elevada conductividad t\u00e9rmica y rigidez del carburo de silicio lo convierten en uno de los principales materiales para espejos de telescopios, como los observatorios espaciales Herschel y Gaia, donde varios grandes telescopios cuentan con espejos de carburo de silicio. Adem\u00e1s, su bajo coeficiente de dilataci\u00f3n t\u00e9rmica lo convierte en una opci\u00f3n excelente para subsistemas de naves espaciales.<\/p>\n
Contrariamente a la susceptibilidad del silicio a la oxidaci\u00f3n del aire a altas temperaturas, el carburo de silicio es muy resistente. Adem\u00e1s, es el m\u00e1s duro de todos los silicatos. Se suele encontrar como material policristalino, pero tambi\u00e9n se pueden formar monocristales mediante el proceso Lely con polvo de s\u00edlice sublimado; el carburo de silicio c\u00fabico tambi\u00e9n se puede cultivar mediante deposici\u00f3n qu\u00edmica en fase vapor, con temperaturas de crecimiento m\u00e1s elevadas.<\/p>\n
El carburo de silicio ligado por reacci\u00f3n es impermeable al ox\u00edgeno, lo que lo convierte en una opci\u00f3n rentable para aplicaciones que requieren resistencia a la corrosi\u00f3n a temperaturas elevadas.<\/p>\n
Las fibras de carburo de silicio CVD se crean mediante la estratificaci\u00f3n de un n\u00facleo rico en carbono con capas de carbono y pueden reforzarse con diversos materiales, como el tungsteno. Su resistencia a temperatura ambiente es de 4GPa de media; su resistencia longitudinal y radial var\u00eda, siendo normalmente mayor la longitudinal. Sin embargo, con el tiempo, estas fibras se vuelven m\u00e1s d\u00e9biles, probablemente debido a reacciones interfaciales entre los componentes de tungsteno del n\u00facleo y el manto, as\u00ed como al crecimiento del grano en el material del n\u00facleo de carburo de silicio.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
El carburo de silicio es un semiconductor superior de banda prohibida ancha con propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas excepcionales, como cristales de color amarillo a azul verdoso a negro azulado con iridiscencia. Las mediciones del \u00edndice de refracci\u00f3n en SiC c\u00fabico crecido epitaxialmente se han realizado cuidadosamente utilizando elipsometr\u00eda espectrosc\u00f3pica de \u00e1ngulo variable, mostrando que tanto los \u00edndices de refracci\u00f3n ordinarios como los extraordinarios aumentan con la temperatura. El \u00edndice de refracci\u00f3n \u00cdndice de ...<\/p>\n