Carbura de siliciu este un semiconductor cu band\u0103 larg\u0103 superioar\u0103, cu propriet\u0103\u021bi fizice \u0219i chimice remarcabile, inclusiv cristale cu iriza\u021bii de la galben la albastru-verzui p\u00e2n\u0103 la negru-alb\u0103strui.<\/p>\n
M\u0103sur\u0103torile indicelui de refrac\u021bie pe SiC cubic crescut epitaxial au fost efectuate cu aten\u021bie folosind elipsometrie spectroscopic\u0103 cu unghi variabil, ar\u0103t\u00e2nd c\u0103 at\u00e2t indicele de refrac\u021bie obi\u0219nuit, c\u00e2t \u0219i cel extraordinar cresc cu temperatura.<\/p>\n
Indicele de refrac\u021bie este un num\u0103r adimensional care descrie modul \u00een care lumina trece prin material; de exemplu, sticla are un indice de refrac\u021bie de 1,5, \u00een timp ce cristalul de plumb are un indice de 1,77, iar diamantul de 2,42. \u00cen general, cu c\u00e2t indicele de refrac\u021bie al unui material este mai mare, cu at\u00e2t aspectul s\u0103u este mai str\u0103lucitor.<\/p>\n
Carbura de siliciu posed\u0103 un indice de refrac\u021bie excep\u021bional care rivalizeaz\u0103 cu safirul \u0219i rubinul \u0219i este de dou\u0103 ori mai mare dec\u00e2t cuar\u021bul. Acest lucru \u00eel face un material potrivit pentru fabricarea componentelor optice de \u00eenalt\u0103 performan\u021b\u0103, cum ar fi ghidurile de und\u0103. Cu toate acestea, indicele s\u0103u de refrac\u021bie se poate modifica \u00een func\u021bie de temperatura de depunere sau de materialul substratului pe care este depus. \u00cen plus, impurit\u0103\u021bile sau defectele din filmul s\u0103u pot influen\u021ba propriet\u0103\u021bile sale.<\/p>\n
Filmele SiC de \u00eenalt\u0103 calitate pot fi ob\u021binute pe diferite substraturi, inclusiv siliciu (Si), carbur\u0103 de tungsten (WC) \u0219i dioxid de titan (TiO2). Cu toate acestea, este esen\u021bial s\u0103 \u00een\u021belegem modul \u00een care fiecare substrat afecteaz\u0103 propriet\u0103\u021bile optice ale filmelor de SiC produse pe acesta.<\/p>\n
Parametrii optici ai straturilor sub\u021biri de SiC depind de grosimea acestora; pentru a m\u0103sura cu exactitate ace\u0219ti parametri optici, m\u0103sur\u0103torile ob\u021binute \u00een urma unei analize elipsometrice trebuie s\u0103 fie ajustate \u00een func\u021bii dielectrice simple, utiliz\u00e2nd formule de ajustare a acestora la datele de m\u0103surare din func\u021bii dielectrice simple. \u00cen cazul SiC, m\u0103sur\u0103torile indicelui de refrac\u021bie \u0219i ale birefringen\u021bei la mai multe lungimi de und\u0103 ofer\u0103 rezultate mai precise.<\/p>\n
Informa\u021biile colectate pot fi apoi utilizate pentru a construi un model al propriet\u0103\u021bilor optice ale structurilor SiC-on-SiC, rezultatele fiind comparate cu observa\u021biile spectrelor astronomice de extinc\u021bie \u00een scopuri comparative \u0219i de validare a teoriilor; de asemenea, pot fi necesare lucr\u0103ri experimentale suplimentare pentru a rafina \u00een continuare aceste teorii.<\/p>\n
Indicele de refrac\u021bie reglabil pentru filmele de carbur\u0103 de siliciu este un element integral pentru dezvoltarea dispozitivelor fotonice la scar\u0103 de cip. Valoarea sa depinde de raportul dintre concentra\u021bia de siliciu \u0219i cea de carbon din film; \u0219i poate diferi \u00een func\u021bie de polimorfii alfa sau beta ai carburii de siliciu sau chiar \u00een func\u021bie de grosime.<\/p>\n
Carbura de siliciu este un material cubic cu transmisie optic\u0103 ridicat\u0103 \u0219i dispersii sc\u0103zute, care se m\u00e2ndre\u0219te cu propriet\u0103\u021bi excelente de transmisie optic\u0103 \u0219i cu o capacitate excep\u021bional\u0103 de punte, datorit\u0103 energiei sale mari de band gap. Datorit\u0103 nivelurilor sc\u0103zute de dispersie, carbura de siliciu reprezint\u0103 o alegere atractiv\u0103 de material pentru aplica\u021biile care necesit\u0103 o modelare precis\u0103 a propriet\u0103\u021bilor radia\u021biilor - cum ar fi schimb\u0103toarele de c\u0103ldur\u0103 cu medii poroase. \u00cen plus, coeficientul s\u0103u de extinc\u021bie ofer\u0103 calcule utile ale conductivit\u0103\u021bii termice radiative.<\/p>\n
Propriet\u0103\u021bile optice ale carburii de siliciu sunt determinate de structura sa cristalin\u0103 \u0219i de nivelurile de dopaj, indicele s\u0103u normal de refrac\u021bie fiind 2,6584 pentru planul cristalin 111 \u0219i 3,0823 pentru planul cristalin 100. Indicii variaz\u0103 \u00een func\u021bie de lungimea de und\u0103; astfel, indicele de refrac\u021bie este propor\u021bional cu frecven\u021ba, contribuind totodat\u0103 la coeficientul de extinc\u021bie dependent de frecven\u021b\u0103.<\/p>\n
Carbura de siliciu se remarc\u0103 \u00een r\u00e2ndul materialelor pentru suprafe\u021be optice datorit\u0103 capacit\u0103\u021bii sale excelente de acoperire, expansiunii termice reduse \u0219i propriet\u0103\u021bilor de rigiditate, ceea ce o face materialul ideal pentru suprafe\u021bele optice, cum ar fi oglinzile telescoapelor. Carbura de siliciu g\u0103se\u0219te, de asemenea, aplica\u021bii \u00een diodele emi\u021b\u0103toare de lumin\u0103 (LED) \u0219i detectoarele utilizate de dispozitivele electronice.<\/p>\n
Carbura de siliciu se prezint\u0103 sub diferite forme, dar alfa este cea mai r\u0103sp\u00e2ndit\u0103 varietate. Acesta prezint\u0103 o structur\u0103 cristalin\u0103 hexagonal\u0103 similar\u0103 cu cea a wurtzitei \u0219i se poate forma la temperaturi de peste 1700 de grade C. Un alt polimorf este beta, care prezint\u0103 o structur\u0103 cristalin\u0103 de zinc blende similar\u0103 form\u0103rii diamantului la temperaturi mai sc\u0103zute.<\/p>\n
Au fost m\u0103surate spectrele de extinc\u021bie de laborator ale granulelor de carbur\u0103 de siliciu alfa, care corespund \u00eendeaproape cu observa\u021biile astronomice. Din p\u0103cate, \u00eens\u0103, aceste m\u0103sur\u0103tori singure nu pot furniza suficiente informa\u021bii pentru interpretarea precis\u0103 a profilelor caracteristice de 11,5 mm de pe stelele C, deoarece modelele de transfer radiativ necesit\u0103 cunoa\u0219terea indicelui complex al materialului circumstelar \u00een spectrul electromagnetic. Pentru a rezolva aceast\u0103 problem\u0103 \u0219i a satisface cerin\u021ba modelelor de transfer radiativ de cunoa\u0219tere a indicelui complex al materialului circumstelar \u00een \u00eentregul spectru electromagnetic, autorii prezint\u0103 o func\u021bie dielectric\u0103 complet\u0103 calculat\u0103 din analiza Kramers-Kronig, care confirm\u0103 faptul c\u0103 caracteristica prezent\u0103 de aceste spectre de extinc\u021bie este \u00eentr-adev\u0103r legat\u0103 de alfa-SiC.<\/p>\n
Propriet\u0103\u021bile optice ale carburii de siliciu sunt determinate de structura sa atomic\u0103, \u00een special de prezen\u021ba a dou\u0103 defecte punctiforme specifice: impurit\u0103\u021bi de aluminiu pe subre\u021beaua de siliciu AlSi \u0219i impurit\u0103\u021bi de azot pe subre\u021beaua de carbon NC. Aceste defecte punctiforme, la r\u00e2ndul lor, contribuie la definirea caracteristicilor optice. Expansiunea termic\u0103 redus\u0103, duritatea \u0219i rigiditatea ridicate ale carburii de siliciu alfa fac din aceasta un material atractiv pentru oglinzile telescoapelor astronomice. Sunt disponibile spectre de extinc\u021bie de laborator care reflect\u0103 cu acurate\u021be ceea ce se poate observa prin observa\u021bii \u00een spa\u021biu. Spectrele de laborator sunt insuficiente pentru a caracteriza pe deplin propriet\u0103\u021bile optice ale materialelor la toate frecven\u021bele electromagnetice. Aceast\u0103 lucrare prezint\u0103 o func\u021bie dielectric\u0103 sintetic\u0103 complet\u0103 pentru acest material, ob\u021binut\u0103 prin analiza Kramers-Kronig a datelor existente \u0219i a spectrelor experimentale de extinc\u021bie. Aceast\u0103 func\u021bie serve\u0219te drept intrare pentru modelele de transfer radiativ care caracterizeaz\u0103 mediile de praf spa\u021bial.<\/p>\n
Probele de film sub\u021bire de SiC cu diferite grosimi au fost fabricate prin depunere chimic\u0103 de vapori \u00eembun\u0103t\u0103\u021bit\u0103 cu plasm\u0103 (PECVD). Structura \u0219i morfologia lor au fost examinate prin diverse mijloace, cum ar fi reflectivitatea razelor X, difrac\u021bia razelor X a pulberilor, microscopia electronic\u0103 cu baleiaj \u0219i microscopia cu for\u021b\u0103 atomic\u0103; constantele lor optice (p\u0103r\u021bile reale\/imaginare ale func\u021biei dielectrice complexe \u0219i ale indicelui de refrac\u021bie), determinarea constantei optice a benzii interzise au fost toate efectuate prin elipsometrie spectroscopic\u0103.<\/p>\n
Studiile demonstreaz\u0103 c\u0103 indicele de refrac\u021bie al SiC scade pe m\u0103sur\u0103 ce grosimea sa cre\u0219te, conform previziunilor. At\u00e2t partea real\u0103, c\u00e2t \u0219i cea imaginar\u0103 a func\u021biei sale dielectrice complexe, precum \u0219i coeficien\u021bii de absorb\u021bie depind at\u00e2t de lungimea de und\u0103 a radia\u021biei incidente, c\u00e2t \u0219i de direc\u021bia polariz\u0103rii; aceste constat\u0103ri confirm\u0103 previziunile conform c\u0103rora structura sa stratificat\u0103 are o influen\u021b\u0103 pozitiv\u0103 asupra constantelor optice care \u00eembun\u0103t\u0103\u021besc transmisia \u00eentr-un spectru electromagnetic extins.<\/p>\n
Efectele toxice ale carburii de siliciu provin \u00een mare parte din interac\u021biunea sa puternic\u0103 cu moleculele de oxigen \u0219i ap\u0103, ceea ce duce la supraexpunerea la clorur\u0103 de hidrogen gazoas\u0103 care poate duce la detres\u0103 respiratorie, bronhoconstric\u021bie \u0219i acumulare de lichid \u00een pl\u0103m\u00e2ni, precum \u0219i la crampe abdominale, grea\u021b\u0103 \u0219i v\u0103rs\u0103turi. \u00cen plus, expunerea la vaporii s\u0103i ar putea modifica evolu\u021bia tuberculozei prin inhalare, duc\u00e2nd la fibroz\u0103 extins\u0103 \u0219i la progresia bolii.<\/p>\n
Indicele de refrac\u021bie m\u0103soar\u0103 capacitatea materialelor de a curba undele luminoase. Fiecare material are indici diferi\u021bi: apa are un indice de refrac\u021bie de 1,5; cristalul de plumb are unul mai mare; diamantul are unul de peste 2,42 ceea ce explic\u0103 aspectul lor superb atunci c\u00e2nd sunt expuse direct la lumina soarelui. Carbura de siliciu are un indice de refrac\u021bie de 2,5, ceea ce o face un excelent material dur \u0219i rezistent la uzur\u0103, cu propriet\u0103\u021bi electrice deosebite care fac posibile pelicule sub\u021biri din ea, utilizate \u00een electronic\u0103, inclusiv \u00een LED-uri \u0219i detectoare radio timpurii, precum \u0219i \u00een electroluminescen\u021b\u0103, cu o eficien\u021b\u0103 de 10-2 la 5600 A (Engineering Property Data).<\/p>\n
Conductivitatea termic\u0103 ridicat\u0103 \u0219i rigiditatea carburii de siliciu o transform\u0103 \u00eentr-unul dintre materialele de top pentru utilizarea \u00een oglinzile telescoapelor, inclusiv la observatoarele spa\u021biale Herschel \u0219i Gaia, unde mai multe telescoape mari dispun de oglinzi din carbur\u0103 de siliciu. \u00cen plus, coeficientul s\u0103u sc\u0103zut de dilatare termic\u0103 \u00eel face o alegere excelent\u0103 pentru subsistemele navelor spa\u021biale.<\/p>\n
Contrar susceptibilit\u0103\u021bii siliciului la oxidarea cu aer la temperaturi ridicate, carbura de siliciu este foarte rezistent\u0103. \u00cen plus, este cel mai dur dintre to\u021bi silica\u021bii. Se g\u0103se\u0219te cel mai adesea sub form\u0103 de material policristalin, dar se pot forma \u0219i monocristale prin procedeul Lely cu pulbere de siliciu sublimat\u0103; carbura de siliciu cubic\u0103 poate fi ob\u021binut\u0103 \u0219i prin depunere chimic\u0103 de vapori, fiind necesare temperaturi de cre\u0219tere mai ridicate.<\/p>\n
Carbura de siliciu legat\u0103 prin reac\u021bie este impermeabil\u0103 la oxigen, ceea ce o face o alegere rentabil\u0103 pentru aplica\u021biile care necesit\u0103 rezisten\u021b\u0103 la coroziune la temperaturi ridicate.<\/p>\n
Fibrele de carbur\u0103 de siliciu CVD sunt create prin stratificarea materialului de baz\u0103 bogat \u00een carbon cu mantale de carbon \u0219i pot fi \u00eent\u0103rite cu diverse materiale, inclusiv tungsten. Rezisten\u021ba lor la temperatura camerei este \u00een medie de 4 GPa; rezisten\u021bele lor longitudinale \u0219i radiale variaz\u0103, rezisten\u021ba longitudinal\u0103 fiind de obicei mai mare. Cu toate acestea, \u00een timp, aceste fibre devin mai slabe, probabil din cauza reac\u021biilor interfaciale dintre componentele lor de tungsten din miez \u0219i mantil\u0103, precum \u0219i a cre\u0219terii granulelor \u00een materialul de carbur\u0103 de siliciu din miez.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is a superior wide bandgap semiconductor with outstanding physical and chemical properties, including yellow to greenish-blue to bluish-black crystals with iridescence. Refractive index measurements on epitaxially grown cubic SiC have been carefully made using variable-angle spectroscopic ellipsometry, showing both ordinary and extraordinary refractive indices increase with temperature. The index of refraction Index of …<\/p>\n