El carburo de silicio (SiC) se sintetiza mediante diversos métodos, cada uno con su propio proceso y ventajas.
1. Método de reacción en estado sólido
En este método, la sílice y el carbón activado se utilizan como materias primas.
La sílice se obtiene de la cáscara de arroz silícea mediante una extracción alcalina y un método sol-gel.
2. Método de sublimación
Este método consiste en la sublimación controlada del SiC.
El grafeno epitaxial se obtiene mediante la descomposición térmica de un sustrato de SiC utilizando un haz de electrones o un calentamiento resistivo.
El proceso se lleva a cabo en un vacío ultraalto (UHV) para minimizar la contaminación.
Tras la desorción del Si, el exceso de carbono en la superficie de la oblea de SiC se reorganiza para formar una red hexagonal.
Sin embargo, este método tiene un coste elevado y requiere grandes cantidades de Si para su producción a gran escala.
3. Método de deposición química en fase vapor (CVD)
El CVD se utiliza para el crecimiento de películas de SiC.
La elección del gas de origen depende de la estabilidad térmica del sustrato.
Por ejemplo, el silano (SiH4) se deposita entre 300 y 500 °C, el diclorosilano (SiCl2H2) a unos 900 °C y el ortosilicato de tetraetilo (Si(OC2H5)4) entre 650 y 750 °C.
El proceso da lugar a la formación de una capa de óxido de baja temperatura (LTO).
Sin embargo, el silano produce un óxido de menor calidad que otros métodos.
El óxido CVD suele ser de menor calidad que el óxido térmico.
4. Crecimiento de grafeno CVD sobre SiC
La preparación CVD de grafeno sobre SiC es una técnica novedosa que ofrece más versatilidad y afecta a la calidad de la capa de grafeno teniendo en cuenta diversos parámetros.
El factor clave en la preparación por CVD sobre SiC es la baja temperatura, que impide que los átomos de SiC se difundan en el grueso de los cristales de SiC.
Esto conduce a la formación de puntos de fijación entre el sustrato y la monocapa de grafeno, lo que da como resultado el grafeno libre deseado.
Esta técnica es adecuada para la fabricación a gran escala de grafeno CVD.
5. Grafeno CVD sobre metales policristalinos
El SiC también puede utilizarse para producir grafeno mediante CVD sobre metales policristalinos.
Este método aprovecha las propiedades de resistencia al desgaste y a altas temperaturas del SiC.
El método del SiC aglomerado por reacción consiste en infiltrar compactos hechos de mezclas de SiC y carbono con silicio líquido, que reacciona con el carbono para formar carburo de silicio.
El método del SiC sinterizado se produce a partir de polvo de SiC puro con auxiliares de sinterización sin óxidos y se sinteriza en una atmósfera inerte a altas temperaturas.
Estos son algunos de los métodos de síntesis utilizados para el SiC, cada uno con sus ventajas y limitaciones.
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