碳化硅的結(jié)構(gòu)和特性
碳化硅以大約250種晶體形式存在。SiC的多態(tài)性具有一個類似晶體結(jié)構(gòu)的大家族，稱為多晶型。它們是同一化合物的變體，在兩個維度上相同，在第三個維度上不同。因此，可以將它們視為按特定順序堆疊的層。
以下是碳化硅的主要的幾種晶體類型。分為：3C（即SiC-β），4H，6H（SiC-α）
(β)3C-SiC
4H-SiC
(α)6H-SiC
α-碳化硅（α-SiC）是最常見的多晶型。它是在1700攝氏度以上的溫度下形成的，有一個六角形的晶體結(jié)構(gòu)（類似于纖鋅礦）。β改性（β-SiC），具有閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)（類似于鉆石），在低于1700°C的溫度下形成，直到最近，β形式已經(jīng)有相對較少的商業(yè)用途，盡管由于其比其他催化劑具有更高的表面積，現(xiàn)在越來越多地將其用作多相催化劑的載體。
主要碳化硅晶體特性 |
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多形體 |
3C (β) |
4H |
6H (α) |
晶體結(jié)構(gòu) |
閃鋅礦型結(jié)構(gòu) (立方) |
六方晶體 |
六方晶體 |
空間群 |
T2d-F43m |
C46v-P63mc |
C46v-P63mc |
皮爾遜符號 |
cF8 |
hP8 |
hP12 |
晶胞參數(shù) (Å) |
4.3596 |
3.0730; 10.053 |
3.0810; 15.12 |
密度 (g/cm3) |
3.21 |
3.21 |
3.21 |
帶隙基準(zhǔn) (eV) |
2.36 |
3.23 |
3.05 |
體積模量 (GPa) |
250 |
220 |
220 |
導(dǎo)熱系數(shù) (W m−1K−1) |
360 |
370 |
490 |
純SiC是無色的。工業(yè)產(chǎn)品的棕色到黑色是由鐵雜質(zhì)造成的。晶體的彩虹狀光澤是由表面形成的二氧化硅鈍化層造成的。
SiC的高升華溫度（約2700°C）使其適用于軸承和爐件。碳化硅在任何已知溫度下都不會熔化。它在化學(xué)上也是高度惰性的。目前，人們對其作為半導(dǎo)體材料在電子領(lǐng)域的應(yīng)用非常感興趣，因?yàn)槠涓邔?dǎo)熱性、高電場、擊穿強(qiáng)度和高最大電流密度使其比硅更有前景用于高功率器件。SiC還具有非常低的熱膨脹系數(shù)（4.0×10?6/k），并且沒有經(jīng)歷會導(dǎo)致熱膨脹不連續(xù)的相變。
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