سلکان نائٹرائڈ سیرامکس کی عملی اور نظریاتی تھرمل چالکتا کے درمیان فرق کی وجوہات

سیلیکون نائٹرائڈ (Si₃N₄) ایک ساختی سیرامک ​​مواد ہے جس کی اندرونی تھرمل چالکتا 320 W/(m·K) ہے، جس میں اعلی تھرمل چالکتا اور نمایاں میکانی خصوصیات ہیں۔ محیطی درجہ حرارت پر اعلیٰ استحکام کی بدولت، Si₃N₄ جدید سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے وسیع پیمانے پر اپنایا جانے والا سیرامک ​​سبسٹریٹ پیکیجنگ مواد بن گیا ہے۔ تاہم، Si₃N₄ کی عملی تھرمل چالکتا اور اس کی نظریاتی قدر کے درمیان ایک قابل ذکر تضاد موجود ہے۔ یہ مقالہ اس طرح کے انحراف کے ذمہ دار بنیادی عوامل کی کھوج کرتا ہے۔

1 جالی آکسیجن

Si₃N₄ میں حرارت کی ترسیل بنیادی طور پر فونون ٹرانسمیشن کے ذریعے چلتی ہے۔ جالی کی خامیاں بشمول خالی جگہیں، اسٹیکنگ فالٹس اور انٹر گرانولر نجاست فونون کے بکھرنے کو تیز کرتی ہے اور سلکان نائٹرائڈ کی تھرمل چالکتا کو کم کرتی ہے۔

جالی آکسیجن Si₃N₄ تھرمل چالکتا کو تبدیل کرنے والے فیصلہ کن عنصر کے طور پر کام کرتی ہے۔ آکسیجن کے ایٹموں کے Si₃N₄ جالی میں گھسنے کے بعد، سلیکون کی خالی جگہیں بنتی ہیں، فونون کو کافی حد تک چھوٹا کرنے کا مطلب آزاد راستہ اور اس کے مطابق تھرمل چالکتا کو کم کرنا ہے۔ Si₃N₄ کی تھرمل کارکردگی کو بڑھانے کے لیے، خام پاؤڈر میں آکسیجن کے مواد کو کم سے کم کیا جانا چاہیے تاکہ سنٹرنگ کی سرگرمی کو بہتر بنایا جا سکے، جب کہ اضافی آکسیجن کی آلودگی کو روکنے کے لیے ٹھیک شروع ہونے والے ذرات کے سائز کو برقرار رکھا جاتا ہے۔

کے لئے روایتی sintering additivesSi₃N₄جالی آکسیجن کا ایک اور بڑا ذریعہ ہیں۔ یہ اضافی چیزیں مائع مرحلے کے اندر عام طور پر 1 W/(m·K) سے نیچے تھرمل چالکتا کے ساتھ انٹرگرانولر سیکنڈری فیز بناتی ہیں، جو Si₃N₄ کی بلک تھرمل چالکتا کو متاثر کرتی ہے۔ موجودہ تحقیق اس بات کی تصدیق کرتی ہے کہ نایاب ارتھ آکسائیڈ سنٹرنگ ایڈیٹیو کو اپنانے سے جالی آکسیجن مواد کم ہو جاتا ہے کیونکہ نایاب زمینی عناصر کا آئنک رداس کم ہو جاتا ہے۔ کم درجہ حرارت کی سنٹرنگ کو Si₃N₄ سیرامک ​​سبسٹریٹس کی پیداواری لاگت کو کم کرنے کے لیے ترجیح دی جاتی ہے جبکہ مکمل کثافت اور مطلوبہ اناج کے سائز کو محفوظ بنایا جاتا ہے۔

مزید برآں، کاربن پاؤڈر کو کم کرنے کا اعتدال پسند اضافہ ثانوی مرحلے کی تشکیل کو دباتا ہے اور جالی کی پاکیزگی کو بہتر بناتا ہے۔ بلند تھرمل چالکتا حاصل کرنے کے لیے ضرورت سے زیادہ مفت کاربن سے بچنا چاہیے۔

2 سلکان نائٹرائڈ کا کرسٹل ڈھانچہ

سلکان نائٹرائڈ ایک مضبوط ہم آہنگ مرکب ہے جس کا مالیکیولر وزن 140.68 ہے۔ اس کے دو مروجہ پولیمورف، α‑Si₃N₄ اور β‑Si₃N₄، دونوں ہیکساگونل کرسٹل سسٹم سے تعلق رکھتے ہیں۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ Si₃N₄ سیرامکس عام طور پر 1800 °C سے اوپر sintered ہوتے ہیں، β‑Si₃N₄ تجارتی طور پر دستیاب Si₃N₄ اجزاء میں کرسٹل لائن کا اہم مرحلہ تشکیل دیتا ہے۔

(1) β‑Si₃N₄ اناج کی افزائش کے لیے ڈرائیونگ فورس

α‑سے‑β مرحلے کی منتقلی کے دوران باقی ماندہ غیر تبدیل شدہ α‑Si₃N₄ تھرمل چالکتا پر واضح منفی اثر ڈالتا ہے۔ اس لیے، α‑Si₃N₄ سے β‑Si₃N₄ میں مکمل فیز ٹرانسفارمیشن β‑Si₃N₄ کے نیوکلیشن اور اناج کی نشوونما کو بہتر بنانے کے لیے ضروری ہے تاکہ تھرمل چالکتا کو بہتر بنایا جا سکے۔

(2) بڑھے ہوئے β‑Si₃N₄ دانوں کی مورفولوجی

β‑Si₃N₄ دانوں کے سائز میں اضافے کے ساتھ تھرمل چالکتا نمایاں طور پر بڑھتا ہے، اور توسیع شدہ اینیلنگ کا دورانیہ حرارت کی منتقلی کی صلاحیت کو مزید بڑھاتا ہے۔ تاہم، ایک بار جب دانے ایک اہم جہت سے آگے بڑھ جاتے ہیں، اضافی اناج کو موٹا کرنا تھرمل کارکردگی میں نہ ہونے کے برابر بہتری لاتا ہے۔

3 رشتہ دار کثافت

رشتہ دار کثافت Si₃N₄ تھرمل چالکتا پر نمایاں اثر ڈالتی ہے۔ زیادہ پوروسیٹی تھرمل چالکتا کے واضح انحطاط کا باعث بنتی ہے۔ عام طور پر، اعلی تھرمل چالکتا Si₃N₄ سیرامکس بلند بلک کثافت اور تھرمل ڈفیوزیوٹی کے حامل ہوتے ہیں، اور نایاب زمین کے آکسائیڈ مکمل طور پر گھنے سلیکون نائٹرائڈ کی تعمیر میں سہولت فراہم کرتے ہیں۔ سلیکون نائٹرائڈ سیرامکس کی کثافت کو محسوس کرنے کے لیے مائع فیز سنٹرنگ لازمی ہے اور مختلف سنٹرنگ پیرامیٹرز اور پروسیسنگ طریقوں کے تحت Si₃N₄ کی آخری کثافت مختلف ہوتی ہے۔ اس وجہ سے، اعلی تھرمل چالکتا Si₃N₄ سیرامکس بنانے کے لیے مناسب sintering تکنیکوں کا انتخاب بہت ضروری ہے۔

سیمیکوریکس اعلیٰ معیار کی پیشکش کرتا ہے۔sآئیکن نائٹرائڈ پلیٹsتھرمل آکسیکرن کے عمل کے لیے۔ اگر آپ کی کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔

فون نمبر +86-13567891907 سے رابطہ کریں۔

ای میل: sales@semicorex.com