W\u0119glik krzemu jest niezwykle silnym zwi\u0105zkiem chemicznym o w\u0142a\u015bciwo\u015bciach p\u00f3\u0142przewodnikowych z szerokim pasmem wzbronionym. Wyst\u0119puje naturalnie jako rzadki kamie\u0144 szlachetny moissanit i jest wytwarzany w procesach redukcji chemicznej w piecach elektrycznych.<\/p>\n
Twardo\u015b\u0107, sztywno\u015b\u0107 i przewodno\u015b\u0107 cieplna sprawiaj\u0105, \u017ce jest to atrakcyjny materia\u0142 na zwierciad\u0142a w teleskopach astronomicznych. Co wi\u0119cej, jego krystaliczna struktura pozostaje stabilna w wysokich temperaturach, zapewniaj\u0105c jednocze\u015bnie ochron\u0119 przed kwa\u015bnymi roztworami i korozj\u0105.<\/p>\n
SiC mo\u017ce krystalizowa\u0107 w r\u00f3\u017cnych strukturach znanych jako poliptypy. Ka\u017cdy poliptyp oferuje sw\u00f3j w\u0142asny zestaw w\u0142a\u015bciwo\u015bci, kt\u00f3re sprawiaj\u0105, \u017ce s\u0105 one przydatne w zastosowaniach elektrycznych, optycznych i termicznych; wa\u017cne jest, aby zrozumie\u0107 r\u00f3\u017cnice mi\u0119dzy nimi przed wyborem odpowiedniego poliptypu.<\/p>\n
Ka\u017cdy poliptyp ma swoj\u0105 w\u0142asn\u0105 sekwencj\u0119 uk\u0142adania i geometri\u0119 sieci; na przyk\u0142ad poliptyp 6H r\u00f3\u017cni si\u0119 od poliptypu 15R heksagonaln\u0105 symetri\u0105, a tak\u017ce odpowiednim rozmieszczeniem atom\u00f3w krzemu i w\u0119gla. Co wi\u0119cej, ka\u017cdy z nich ma swoj\u0105 w\u0142asn\u0105 stechiometri\u0119, kt\u00f3ra odgrywa du\u017c\u0105 rol\u0119 w stabilno\u015bci podtypu.<\/p>\n
Chocia\u017c istnieje ogromna gama wielopostaci, tylko niekt\u00f3re z nich maj\u0105 znaczenie przemys\u0142owe. Nale\u017c\u0105 do nich struktury heksagonalne 4H i 6H, a tak\u017ce struktura sze\u015bcienna 3C, powszechnie znana jako b-forma. Ich niska anizotropia ruchliwo\u015bci sprawia, \u017ce s\u0105 to idealne pod\u0142o\u017ca dla urz\u0105dze\u0144 o wysokiej wydajno\u015bci.<\/p>\n
Zaproponowano r\u00f3\u017cne teorie dotycz\u0105ce poliptyzmu, w tym modele termodynamiczne i dyslokacyjne. Niestety, \u017cadna pojedyncza teoria nie jest w stanie wyja\u015bni\u0107 wszystkich poliptyp\u00f3w SiC. Jednak jedno z popularnych wyja\u015bnie\u0144 sugeruje, \u017ce poliptyzm wyst\u0119puje podczas wzrostu kryszta\u0142\u00f3w z powodu zmian energii swobodnej, kt\u00f3re powstaj\u0105 z powodu r\u00f3\u017cnic mi\u0119dzy entropi\u0105 systemu a zmiennymi stanu, takimi jak temperatura obj\u0119to\u015bciowa ci\u015bnienia.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu (SiC) jest znany ze swojej poliptycznej natury, umo\u017cliwiaj\u0105cej mu wyst\u0119powanie w r\u00f3\u017cnych strukturach krystalicznych. Ka\u017cda struktura wykazuje inne w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizyczne ze wzgl\u0119du na r\u00f3\u017cnice w sekwencjach uk\u0142adania warstw i zniekszta\u0142ceniach sieci krystalicznej, kt\u00f3re okre\u015blaj\u0105 jej struktur\u0119 krystaliczn\u0105 - a tak\u017ce przyczyniaj\u0105 si\u0119 do szerokiej gamy w\u0142a\u015bciwo\u015bci chemicznych i fizycznych, kt\u00f3re posiada.<\/p>\n
Uk\u0142ad atom\u00f3w w\u0119glika krzemu definiuje sekwencje uk\u0142adania w warstwach, w kt\u00f3rych atomy Si i C s\u0105 u\u0142o\u017cone w warstwy w procesie wzrostu. Atomy Si i C uk\u0142adaj\u0105 si\u0119 w trzy konfiguracje, aby zmaksymalizowa\u0107 g\u0119sto\u015b\u0107; podczas wzrostu te trzy konfiguracje definiuj\u0105 tak zwan\u0105 kom\u00f3rk\u0119 elementarn\u0105 i s\u0105 uwa\u017cane za cz\u0119\u015b\u0107 struktury krystalicznej. W zale\u017cno\u015bci od tego, kt\u00f3re konfiguracje tworz\u0105 t\u0119 kom\u00f3rk\u0119, w zale\u017cno\u015bci od konfiguracji kom\u00f3rki elementarnej mog\u0105 pojawi\u0107 si\u0119 sze\u015bciok\u0105tne, sze\u015bcienne lub romboedryczne formy.<\/p>\n
Wielotypy w\u0119glika krzemu wyr\u00f3\u017cniaj\u0105 si\u0119 odmiennymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami elektrycznymi, optycznymi i mechanicznymi; sze\u015bciok\u0105tne i romboedryczne wielotypy znane s\u0105 jako formy A; sze\u015bcienne wielotypy s\u0105 oznaczone jako formy B. Materia\u0142y w formie A wyr\u00f3\u017cniaj\u0105 si\u0119 nisk\u0105 anizotropi\u0105 ruchliwo\u015bci ze wzgl\u0119du na ich czworo\u015bcienn\u0105 struktur\u0119 - w\u0142a\u015bciwo\u015bci, kt\u00f3re sprawiaj\u0105, \u017ce materia\u0142 ten jest popularnym wyborem dla wysokowydajnych luster astronomicznych i komponent\u00f3w statk\u00f3w kosmicznych.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu jest warstwowym kryszta\u0142em, kt\u00f3ry mo\u017ce przybiera\u0107 kilka r\u00f3\u017cnych form, znanych jako poliptypy. Ka\u017cdy poliptyp ma charakterystyczn\u0105 struktur\u0119 krystaliczn\u0105 zdefiniowan\u0105 przez konfiguracje atom\u00f3w krzemu i w\u0119gla, kt\u00f3re tworz\u0105 trzy konfiguracje w \u015bcis\u0142ym upakowaniu, aby uzyska\u0107 najbli\u017csze upakowanie. Kom\u00f3rka elementarna poliptypu reprezentuje ten charakterystyczny wz\u00f3r i okre\u015bla jego kszta\u0142t.<\/p>\n
Wielotypy wurcytu s\u0105 powszechnie rozpoznawane ze wzgl\u0119du na ich heksagonaln\u0105 symetri\u0119 i s\u0105 cz\u0119\u015bciej okre\u015blane jako wielotypy 6H lub 4H-SiC. Chocia\u017c struktura ta mo\u017ce by\u0107 hodowana na pod\u0142o\u017cach innych ni\u017c w\u0119glik krzemu przy u\u017cyciu proces\u00f3w wzrostu epitaksjalnego, ich jako\u015b\u0107 pozostaje stosunkowo niska ze wzgl\u0119du na szereg defekt\u00f3w i dyslokacji w nich obecnych.<\/p>\n
W tym przypadku defektami s\u0105 dyslokacje kraw\u0119dziowe, kt\u00f3re powoduj\u0105 przemieszczenie warstw, prowadz\u0105c do rozproszonych i zniekszta\u0142conych wzor\u00f3w rentgenowskich wurtzytu w\u0119glika krzemu. Takie struktury wskazuj\u0105 na brak jednowymiarowych zaburze\u0144 w uk\u0142adzie.<\/p>\n
Struktura krystaliczna w\u0119glika krzemu zyska\u0142a na znaczeniu ze wzgl\u0119du na jego rosn\u0105ce zastosowanie w produkcji i technologii, dzi\u0119ki jego szerokiemu wykorzystaniu w obu sektorach. Ze wzgl\u0119du na swoje unikalne w\u0142a\u015bciwo\u015bci, w\u0119glik krzemu okaza\u0142 si\u0119 niezwykle cennym materia\u0142em w wielu zastosowaniach. Cho\u0107 w\u0119glik krzemu jest rzadko spotykany na Ziemi jako naturalny minera\u0142, jego obfito\u015b\u0107 w kosmosie jest oczywista, a meteoryt Murchison jest jednym z przyk\u0142ad\u00f3w niezmienionych w\u0119glowych meteoryt\u00f3w chondrytowych zawieraj\u0105cych w\u0119glik krzemu; co wi\u0119cej, mo\u017cna go r\u00f3wnie\u017c wytwarza\u0107 sztucznie przy u\u017cyciu r\u00f3wnych proporcji krzemu i w\u0119gla.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu posiada wiele w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizycznych, kt\u00f3re sprawiaj\u0105, \u017ce nadaje si\u0119 do wielu r\u00f3\u017cnych zastosowa\u0144, od twardo\u015bci i przewodno\u015bci cieplnej po odporno\u015b\u0107 chemiczn\u0105 i odporno\u015b\u0107 na rozszerzalno\u015b\u0107 ciepln\u0105. Jako trwa\u0142a ceramika jest cz\u0119sto spotykany w przemys\u0142owych materia\u0142ach \u015bciernych lub narz\u0119dziach tn\u0105cych; dodatkowo mo\u017ce by\u0107 r\u00f3wnie\u017c wytwarzany w urz\u0105dzeniach typu p i n poprzez kontrolowane procesy domieszkowania zanieczyszcze\u0144.<\/p>\n
Kryszta\u0142y SiC charakteryzuj\u0105 si\u0119 koordynacj\u0105 tetraedryczn\u0105, z czterema atomami krzemu i czterema atomami w\u0119gla zwi\u0105zanymi w skomplikowan\u0105 sie\u0107 przez cztery atomy krzemu i cztery atomy w\u0119gla w uk\u0142adzie przypominaj\u0105cym skomplikowany diament. Taka struktura wi\u0105za\u0144 sprawia, \u017ce SiC jest niezwykle wytrzyma\u0142y i twardy. W\u0119glik krzemu wyst\u0119puje w postaci wielu struktur krystalicznych - 3C-SiC i 4H-SiC to dwa najbardziej rozpowszechnione typy.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu mo\u017ce by\u0107 wytwarzany przy u\u017cyciu r\u00f3\u017cnych proces\u00f3w, a ka\u017cdy jego rodzaj ma inne w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizyczne. Najcz\u0119\u015bciej produkowany jest przy u\u017cyciu pieca elektrycznego i podgrzanych mieszanek tlenku glinu i koksu; mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c u\u017cy\u0107 czystego piasku krzemionkowego lub sadzy. Po wytworzeniu, kryszta\u0142y mog\u0105 by\u0107 nast\u0119pnie zmielone na proszek do wykorzystania jako materia\u0142 \u015bcierny lub p\u00f3\u0142przewodnikowy.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu jest stosunkowo rzadki w przyrodzie, ale nadal mo\u017cna go znale\u017a\u0107 w meteorytach i obiektach kosmicznych, takich jak meteoryt Murchison zawieraj\u0105cy niewielkie ilo\u015bci w\u0119glika krzemu beta - jego unikalny sk\u0142ad strukturalny sprawia, \u017ce nadaje si\u0119 do zastosowa\u0144 kosmicznych.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
W\u0119glik krzemu jest niezwykle silnym zwi\u0105zkiem chemicznym o w\u0142a\u015bciwo\u015bciach p\u00f3\u0142przewodnikowych z szerokim pasmem wzbronionym. Wyst\u0119puje naturalnie jako rzadki kamie\u0144 szlachetny moissanit i jest wytwarzany w procesach redukcji chemicznej w piecach elektrycznych. Twardo\u015b\u0107, sztywno\u015b\u0107 i przewodno\u015b\u0107 cieplna sprawiaj\u0105, \u017ce jest to atrakcyjny materia\u0142 na zwierciad\u0142a w teleskopach astronomicznych. Co wi\u0119cej, jego struktura krystaliczna pozostaje stabilna w wysokich ...<\/p>\n