Silisiumkarbid | |
Rene SiC-pellets (~ 3 mm i diameter). |
|
__ Si __ C Krystallstruktur av β silisiumkarbid ( polymorf 3C eller sphaleritt ). |
|
Identifikasjon | |
---|---|
N o CAS | |
N o ECHA | 100,006,357 |
N o EC | 206-991-8 |
N o RTECS | VW0450000 |
PubChem | 9863 |
ChEBI | 29390 |
SMIL |
[C -] # [Si +] , |
InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / CSi / c1-2 Std. InChIKey: HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N |
Utseende | krystallisert fast stoff |
Kjemiske egenskaper | |
Formel |
C Hvis |
Molarmasse | 40,0962 ± 0,0011 g / mol C 29,95%, Si 70,05%, |
Fysiske egenskaper | |
T ° fusjon | 2700 ° C (spaltning) |
Løselighet | uoppløselig i vann, opptil 10 mg · L -1 |
Volumisk masse | 3,16 g · cm -3 til 20 ° C |
Krystallografi | |
Pearson symbol | |
Krystallklasse eller romgruppe | R3M, ( n o 160) trigonal Hermann-Mauguin: |
Typisk struktur | wurtzite |
Forholdsregler | |
SGH | |
Advarsel H315 , H319 , H335 , H351 , P201 , P261 , P280 , P305 + P351 + P338 , P405 og P501 H315 : Forårsaker hudirritasjon H319 : Forårsaker alvorlig øyeirritasjon H335 : Kan irritere luftveiene H351 : Mistenkes for å forårsake kreft (oppgi eksponeringsvei hvis det er endelig bevist at ingen annen eksponeringsvei fører til samme fare) P201 : Få spesielle instruksjoner før bruk. P261 : Unngå å puste inn støv / røyk / gass / tåke / damp / spray. P280 : Bruk vernehansker / verneklær / øyevern / ansiktsbeskyttelse. P305 + P351 + P338 : Ved øyne: Skyll forsiktig med vann i flere minutter. Fjern kontaktlinser hvis offeret bruker dem og de lett kan fjernes. Fortsett å skylle. P405 : Oppbevares låst. P501 : Kast innholdet / beholderen til ... |
|
WHMIS | |
D2B, |
|
NFPA 704 | |
1 1 1 | |
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt. | |
Den silisiumkarbid er en kjemisk forbindelse med formel SiC. Det er en ultraréfractaire keramisk ultrahard halvleder syntetisk , som kan bli funnet i naturen som et mineral sjeldent, moissanitten .
Med Acheson prosessen , siden slutten av XIX th århundre er det kjent industrielt fremstille silisiumkarbid-pulver, som først ble brukt som slipemiddel . SiC-korn kan sintres for å oppnå svært harde keramiske deler - fra 9,0 til 9,5 på Mohs-skalaen - som er mye brukt for applikasjoner som krever høy styrke, for eksempel bremser , clutcher , eller platene til visse skuddsikre vester .
Silisiumkarbid har også anvendelser elektronisk dato fra begynnelsen av XX th -tallet med den første radio og de lysemitterende dioder ( LED ); I dag brukes dette materialet i elektroniske komponenter som må fungere ved høy temperatur eller under høye spenninger . Stort silisiumkarbid enkeltkrystaller kan oppnås ved Lely prosess , som krystallene kan deretter kuttes i perler som kalles syntetiske moissanite .
Silisiumkarbid har mer enn 250 polymorfer , det viktigste som er α-SiC (eller POLYTYPE 6 H , sekskantet ), β-SiC (eller POLYTYPE 3 C , sinkblende typen ), og silisiumkarbid 4 H .
Rent silisiumkarbid er fargeløst, men industriproduktet er svart til grønt på grunn av aluminiumoksydurenheter Al 2 O 3. Den reneste SiC har en tendens til flaskegrønn. Det faste materialet har en tetthet på 3,217 g · cm -3 ved 20 ° C og er praktisk talt uoppløselig i vann. Den motstår oksidasjon i atmosfæren over 800 ° C ved å danne et passivasjonslag på silisiumdioksyd SiO 2som beskytter materialet mot oksygen i luften . Over 1600 ° C og under oksygenpartialtrykk på mindre enn 5 kPa , silisiummonoksyd er SiO dannes, som er gassformig ved denne temperatur, og derfor ikke lenger beskytter materialet mot oksidasjon, slik at SiC brenner raskt under disse betingelser.
Silisiumkarbid har en hardhet på 9,0 til 9,5 på Mohs-skalaen , sammenlignbar med den til borkarbid B 4 Cog aluminiumoksyd Al 2 O 3. Den har en termisk konduktivitet på omkring 350 W · m -1 · K -1 for ren SiC, typisk reduseres til 100 til 140 W · m -1 · K -1 for teknisk SiC, avhengig av fremstillingsprosessen. Den forbudte båndbredden varierer avhengig av hvilken polytype som er vurdert, for eksempel 2,39 eV for β-SiC (3 C polytype ) og 3,33 eV for 2 H- polytypen . Den smelter ikke, selv under en inert atmosfære, og spaltes ved 2700 ° C , 2,830 ° C eller 3,070 ° C i henhold til forskjellige målinger utført henholdsvis i 1986, 1988 og 1998.
Polytype | 6 H (α) | 3 C (β) | 4 timer |
---|---|---|---|
Krystallstruktur | Sekskantet ( wurtzite ) | Kubikk ( sfaleritt ) | Sekskantet |
Romgruppe | VS4 6v- P 6 3 mc |
T2 d- F 4 3 m |
VS4 6v- P 6 3 mc |
Pearson symbol | hP12 | cF8 | hP8 |
Krystallparameter | 3,0810 Å ; 15.12 Å | 4.3596 Å | 3,0730 Å ; 10.053 Å |
Volumisk masse | 3,21 g · cm -3 | 3,21 g · cm -3 | 3,21 g · cm -3 |
Bredt båndgap | 3,05 eV | 2,36 eV | 3.23 eV |
Kompresjonsmodul | 220 GPa | 250 GPa | 220 GPa |
Varmeledningsevne ved 300 K | 490 W · m -1 · K -1 | 360 W · m -1 · K -1 | 370 W · m -1 · K -1 |
Silisiumkarbid er kjent for sin spesielt utviklede polymorfisme , med mer enn 250 krystallinske former . Denne polymorfismen er preget av meget tette krystallstrukturer som kalles polytyper , identiske i to dimensjoner, men skiller seg fra hverandre i den tredje dimensjonen, noe som gjør at de kan beskrives som forskjellige fra hverandre ved rekkefølgen av stabling av atomlag av struktur bestemt.
Alfa- silisiumkarbid (α-SiC) er den vanligste polytypen. Den dannes over 1700 ° C , med en såkalt 6 H sekskantet krystallstruktur . Silisiumkarbid beta (β-SiC) dannes under 1700 ° C , med en struktur kubisk, nevnte 3 C type sfaleritt , lik den for diamant . Β-SiC ble relativt lite brukt før århundreskiftet, men har funnet industrielle anvendelser som en heterogen katalysestøtte fordi den har større overflateareal enn α-SiC.
Silisiumkarbid er en halvleder som kan dopes n med nitrogen og fosfor og p med beryllium , bor , aluminium og gallium . Den superledning er blitt observert i 3 C -SiC: Al, 3 C -SiC: og B 6 H -SiC: B ved den samme temperatur i 1,5 K . Det er imidlertid en vesentlig forskjell i oppførsel mellom bor og aluminium doping doping: SiC: Al er en type II- superleder , slik som Si, B, mens SiC: B er en type I superleder. . Silisiumstedene i silisiumkarbidkrystallgitteret har vist seg å være viktigere for superledningsevne enn karbonstedene; Dette kan forklare forskjellen i magnetisk oppførsel i henhold til dopingmodusene fordi bor erstatter karbon mens aluminium erstatter silisium i silisiumkarbid.
Silisiumkarbid eksisterer i svært små mengder i det naturlige miljøet som et α-SiC-mineral kalt moissanitt . Minutte mengder av dette mineralet kan finnes i visse typer meteoritter og i korund- og kimberlitavsetninger . Det første moissanittfragmentet ble observert i 1893 av Henri Moissan - som ga mineralet navnet - i Canyon Diablo- meteoritten , fra Meteor Crater , i Arizona ( USA ). Dette funnet ble ofte diskutert fordi prøven Moissan jobbet med kunne ha blitt forurenset med silisiumkarbid sagblad som allerede var på markedet på den tiden.
Moissanite har blitt funnet som et tilbehør mineral i kimberlites , hovedsakelig som 6 H og 15 R polytypene . Moissanite-korn har også blitt funnet i en peralkalisk syenitt av vulkanen Água de Pau ( São Miguel Island , Azorene ). Dette er spesielt polytype 6 H , men polytype 4 H er også til stede. Dannelsen av moissanitt indikerer ekstremt reduserende forhold, og muligens en strøm av metan og hydrogen .
Selv om det er ekstremt sjeldent på jorden , er silisiumkarbid spesielt rikelig i rommet. Det er en viktig bestanddel av interstellært støv, og det er derfor det ofte finnes i de mest primitive meteorittene, det vil si mildt endret siden dannelsen. Det er nesten alltid β-SiC. Moissanitt finnes således i visse kondrittiske meteoritter , i form av presolarkorn ( fr ) . Den isotopiske sammensetningen av disse kornene gir informasjon om stjernenukleosyntese eksplosiv og visse kjernefysiske reaksjoner i supernovaer av type II . Analyse av kiselkarbidkorn fra Murchison- meteoritten , en karbonholdig kondritt som falt i Victoria , Australia , avslørte også uvanlige karbon- og silisiumisotopforhold som indikerer en opprinnelse utenfor solsystemet .
Siden moissanitt er et ekstremt sjeldent mineral, er silisiumkarbid et vesentlig syntetisk materiale. Den brukes som slipende som halvleder og som en perle som diamanten . Den enkleste metode er å kombinere den sand av silisiumdioksyd med karbon i en elektrisk ovn i henhold til Acheson-prosessen , mellom 1600 og 2500 ° C . Det er også mulig å fremstille silisiumkarbid fra silikakornene er til stede i sin (for eksempel det av ris ) ved oppvarming av det hele for å reagere på silisiumdioksyd SiO 2med karbon fra organisk materiale . Den silikastøv , som er et biprodukt av produksjonen av silisium og legeringer av ferro-silisium , kan også gi silisiumkarbid ved oppvarming med grafitt til 1500 ° C .
Renheten til materialet dannet i en Acheson-ovn avhenger av avstanden fra grafittmotstandene. De reneste krystallene er fargeløse, lysegule eller grønne og finnes nærmest motstandene. Fargen blir til marineblå og svart når vi beveger oss bort fra motstandene og krystallene blir mindre rene. De vanligste urenhetene er nitrogen og aluminium , som påvirker materialets elektriske ledningsevne .
Rent silisiumkarbid kan oppnås ved Lely-prosessen , der silisiumkarbidet sublimeres for å frigjøre silisium, karbon, silisiumdikarbon SiC 2og disilicon karbid Si 2 Ci en argonatmosfære ved 2500 ° C , hvilke arter blir deretter kondensert som enkle krystaller med en diameter på ca. 2 cm på et kjøligere substrat . Denne prosessen gir enkeltkrystaller av god kvalitet, hovedsakelig i form av α-SiC ( polytype 6 H ) på grunn av den høye veksttemperaturen. En modifisert Lely-prosess ved bruk av induksjonsoppvarming i digler laget av grafitt gir enda større krystaller, opptil 10 cm .
Kubisk silisiumkarbid (β-SiC) oppnås vanligvis ved dyrere kjemiske dampdeponering ( CVD ) prosesser . Det er mulig å utføre homoepitaxies og heteroepitaxies av silisiumkarbidlag fra flytende eller gassformige forløpere. Rent silisiumkarbid kan også fremstilles ved termisk spaltning av en polymer , poly (metylsilyn) , under en inert atmosfære ved en lavere temperatur. Sammenlignet med CVD-metoder har pyrolysen av en polymer fordelen av å kunne gi en presis form til polymeren før den konverteres til keramikk.
Silisiumkarbid er et vanlig slipemiddel innen plastikk på grunn av dets holdbarhet og lave kostnader. I industrien brukes den i prosesser for slitasje , som sliping , polering , vannspruting og sandblåsing . Silisiumkarbidpartikler er laminert på papir for å produsere sandpapir samt sklisikre striper for skateboard .
En kompositt av Al 2 O 3 aluminaog kinnskjegg av silisiumkarbid SiC av spesielt motstandsdyktig ble observert i 1982 og markedsført i skjæreverktøy i 1985.
Som andre ultraharde keramikker ( aluminiumoksid Al 2 O 3og borkarbid B 4 C), brukes silisiumkarbid i sammensatt rustning (f.eks. Chobham rustning ) og i de keramiske platene i noen skuddsikre vester .
Silisiumkarbid brukes som støtte- og hyllemateriale i ovner med høy temperatur, spesielt for brenning av keramikk, smelting av glass eller støping av glass. Ovnhyller av silisiumkarbid er betydelig lettere og mer holdbare enn tradisjonelle aluminiumoksydhyller.
I desember 2015Injeksjon av nanopartikler av silisiumkarbid i magnesiumsmelten er blitt foreslått for University of California i Los Angeles som et middel til å produsere en ny legeringsbestandig plast for bruk i luftfartsindustrien , bilindustrien og mikroelektronikk .
Det sammensatte karbon-karboninfiltrerte silisiumet brukes til skivebremser "keramisk" med høy ytelse fordi det tåler ekstreme temperaturer. De silisium reagerer med grafitten i det karbon-karbon-kompositt for å danne karbon- fiberforsterket (C / SiC). Disse platene brukes på noen sportsbiler og high end-kjøretøy.
Silisiumkarbid er også brukt i sintret skjema for dieselpartikkelfilter . Det brukes også som tilsetningsstoff i olje for å redusere friksjon , utslipp og harmoniske .
Den første påføringen av silisiumkarbid i elektriske installasjoner var å lage lynavledere . Disse enhetene har høy motstand når den elektriske spenningen som påføres dem er mindre enn en terskelspenning, og lav motstand når den elektriske spenningen som påføres dem er større enn denne terskelspenningen.
Det ble raskt lagt merke til at den elektriske motstanden til silisiumkarbid avhenger av spenningen den utsettes for, slik at kolonner med SiC-pellets ble koblet mellom høyspentlinjer og jord . Hvis lynet som faller på linjen, hever spenningen i forhold til jorden over en grenseverdi, blir SiC-batteriene ledende og evakuerer overflødig spenning til jorden, og bevarer resten av den elektriske installasjonen. I praksis har SiC-søyler vist seg å være veldig ledende ved normale driftsspenninger og må derfor kobles i serie med gnistgap . Disse gnistgapene blir ionisert og ledende når lynet øker spenningen til kraftledningen, som etablerer kontakt med jorden gjennom kolonnene til SiC, som ikke lenger er isolert .
SiC-søyler var opprinnelig ment å erstatte gnistgap i overspenningsavledere, som generelt er upålitelige fordi de ikke alltid danner den forventede lysbuen og forblir ledende for lenge, for eksempel som et resultat av utstyrssvikt eller forurensning av støv eller salt. Slike avledere med gnistgap og silisiumkarbidkolonner har blitt markedsført spesielt av General Electric og Westinghouse Electric Corporation . Dette utstyret har siden blitt i stor grad erstattet av kolonne varistorer sinkoksyd ZnO pellets .
Silisiumkarbidfibre kan brukes i glødepyrometre som måler temperaturen i en varm gass-strøm ved hjelp av fine filamenter hvis emisjonsspektrum er tatt for å bestemme temperatur . For dette formål brukes SiC-fibre med en diameter på 15 mikrometer , tilstrekkelig fine til ikke å forstyrre gassstrømmen og for å sikre at temperaturen på fiberen er så nær som mulig temperaturen på gassstrømmen. Dette gjør at temperaturer på omtrent 500 til 2200 ° C kan måles .
Silisiumkarbid var det første kommersielt viktige halvledermaterialet. En diode deteksjonssignal radio til krystall i "carborindon" (syntetisk silisiumkarbid, karborundum engelsk) ble patentert i 1906 av Henry Harrison Chase Dunwoody (en) . Det fant raskt bred bruk i radioradiomottakere.
LysdioderDen elektroluminescens ble oppdaget i 1907 fra silisiumkarbid-komponenter og de første lysemitterende dioder ( LED ) var basert på SiC. Gule lysdioder i 3 C -SiC ble produsert i Sovjetunionen på 1970-tallet og blå lysdioder over hele verden på 1980-tallet . Disse diodene har likevel raskt gitt vei til dioder galliumnitrid GaN, som har en blå utslipp ti til hundre ganger kraftigere fordi GaN er en halvleder med direkte gap , i motsetning til at SiC er et indirekte gapmateriale. Imidlertid forblir SiC mye brukt i lysdioder som et substrat som de aktive galliumnitridlagene dyrkes på, så vel som en kjøleribbe i kraftige lysdioder.
KraftelektronikkSilisiumkarbid er en halvleder som brukes i kraftelektronikk i elektroniske komponenter beregnet på mikrobølgeovn, høy temperatur eller høyspenningsdrift. De første tilgjengelige komponentene var Schottky-dioder og deretter JFET-er og MOSFET-er for høy effektbrytning. Av bipolare transistorer og tyristorer er underlagt utviklingen.
Kommersialisering av SiC har kommet opp mot problemet med å fjerne krystalldefekter slik som kile og skrue dislokasjoner . Dette er grunnen til at silisiumkarbidkomponenter opprinnelig hadde dårlig ytelse, selv om de ble undersøkt for å forbedre dem. I tillegg til kvaliteten på SiC-krystaller, grensesnittproblemer mellom SiC og silisiumdioksid SiO 2hindret utviklingen av silisiumkarbidbaserte kraft- IGBT-er og MOSFET-er. Selv om mekanismen ikke er tydelig forstått, har nitrering betydelig redusert antall feil som forårsaker grensesnittproblemer i disse komponentene.
Den første kommersielle JFET kjører spenning på 1200 V ble plassert på markedet i 2008, etterfulgt i 2011 av den første MOSFET drifts på 1200 V . Schottky-dioder av silisiumkarbid brukes mye i markedet for kraftfaktor- og IGBT- strømmoduler .
Silisiumkarbidet som brukes i smykker kalles syntetisk moissanitt , eller bare moissanitt , med referanse til mineralet med samme navn. Syntetisk moissanitt ligner diamant i flere viktige aspekter: det er en gjennomsiktig og hard stein (9,0 til 9,5 på Mohs-skalaen , sammenlignet med 10 for diamant), med en brytningsindeks på 2, 65 til 2,69 (mot 2,42 for diamanten ). Det er litt vanskeligere enn vanlig zirkonia . I motsetning til diamant kan den være sterkt dobbeltbrytende . Av denne grunn kuttes moissanittsmykker langs den optiske aksen til krystallet for å begrense effekten av dobbeltbrytning. Den er lettere ( tetthet på 3,21 g · cm -3 mot 3,53 g · cm -3 ) og mye mer varmebestandig enn diamant. Den har derfor en mer strålende glans, skarpere fasetter og bedre motstandskraft. Moissanite steiner kan plasseres direkte inn i en støpeform for støping av tapt voks , slik som diamanter, fordi moissanite motstår temperaturer opp til 1800 ° C .
Moissanite er en populær imitasjonsdiamant og kan forveksles med ekte diamant på grunn av sin varmeledningsevne spesielt nær diamantens. På den annen side skiller den seg fra diamant ved sin tobryting og dens svært svake grønne eller gule fluorescens under ultrafiolett lys . Noen moissanitter viser også buede, trådlignende inneslutninger som ikke er i diamanter.
Den lave koeffisienten for termisk ekspansjon kombinert med silisiumkarbids store hardhet , dens høye stivhet og høye varmeledningsevne gjør det til et interessant materiale for teleskoper som brukes i astronomi . Vekstprosessen for kjemisk dampdeponering ( CVD ) er tilpasset produksjonen av polykrystallinske SiC-skiver med en diameter på opptil 3,5 meter . Flere teleskoper, som Herschel Space Telescope , er utstyrt med polykrystallinsk SiC-optikk, mens Gaia Space Telescope-instrumenter er montert på en stiv optisk benk av silisiumkarbid som gir en stabil struktur som ikke er utsatt for termisk ekspansjon.
Av varmeelementer av silisiumkarbid er rapportert i litteraturen siden begynnelsen av det XX th århundre . De gjorde det mulig å oppnå høyere driftstemperaturer enn metalliske elementer . Slike SiC-varmeelementer brukes i dag til smelting av glass og ikke-jernholdige metaller, varmebehandling av et metall , produksjon av flottørglass , produksjon av keramikk og elektroniske komponenter , tenning av pilotlys. For gassoppvarming osv. .
Det faktum at silisiumkarbid motstår naturlig oksydasjon og utvikling av nye metoder for fremstilling av β-SiC, med en sphalerite- som krystallstruktur , make silisiumkarbid et interessant materiale som en katalysatorstøtte i heterogen katalyse på grunn av sin utstrakte overflate. Disse egenskapene utnyttes ved oksydasjon av hydrokarboner , slik som omdannelse av n- butan til maleinsyreanhydrid .
Silisiumkarbid er en viktig bestanddel av kjernebrenselpartikler av TRISO (" tristructural isotrop ") type, brukt av kjernefysiske reaktorer med høy temperatur , slik som kulesengreaktorer . Hver TRISO-partikkel er dannet av en kjerne av urandioksid eller urankarbid omgitt av fire lag med tre isotrope materialer : et porøst karbonbufferlag, deretter et indre lag med tett pyrolytisk karbon (PyC), deretter et SiC-lag beregnet på å beholde fisjonsprodukter ved høye temperaturer og for å styrke den strukturelle integriteten til TRISO-partikkelen, og til slutt et ytre lag med tett PyC.
Silisiumkarbid er studert for å erstatte Zircaloy i belegg i lettvannsreaktorer . En av årsakene til denne undersøkelsen er at Zircaloy blir sprøtt av hydrogen produsert av korrosjon i kontakt med vann , noe som reduserer materialets seighet betydelig. Dette fenomenet forsterkes sterkt ved høy temperatur. Silisiumkarbidbelegg gjennomgår ikke denne typen mekanisk nedbrytning, og tvert imot holder de motstanden mot høye temperaturer. Det komposittmateriale som består av SiC-fibre som er viklet rundt en indre SiC-lag, og omgitt av et ytre SiC-lag.
Silisiumkarbid kan brukes i produksjonen av grafen på grunn av dets kjemiske egenskaper som fremmer den epitaksiale dannelsen av grafen på overflaten av SiC- nanostrukturer . Det er flere metoder for å dyrke grafen på SiC. Dermed bruker metoden for vekst ved kontrollert inneslutningssublimering ( CCS ) en SiC-chip oppvarmet under vakuum i nærvær av grafitt . Vakuumet fjernes så veldig gradvis for å kontrollere veksten av grafen. Denne metoden gir grafenlag av beste kvalitet, mens andre metoder er publisert som oppnår tilsvarende kvalitet.
Det er også teoretisk mulig å produsere grafen ved termisk nedbrytning av SiC ved høy temperatur i vakuum, men denne metoden resulterer i lag med grafen ispedd små korn. Det er derfor gjort et forsøk på å forbedre kvaliteten og utbyttet av denne prosessen, ved grafisering på stedet av silisiumavbrutt SiC i en argonatmosfære. Denne metoden gjorde det mulig å produsere grafenlag med domener av større størrelser enn med andre metoder.
De fleste produksjonsprosesser for grafen involverer høye temperaturer, vanligvis 1300 ° C , og utnytter den termiske stabiliteten til silisiumkarbid. Metoder som kombinerer kjemisk dampavsetning ( CVD ) og segregering overflate tillater å arbeide ved vesentlig lavere temperaturer, av størrelsesorden 750 ° C . Dermed kan varmebehandlingen av et overgangsmetallag på et SiC-substrat føre til dannelse av kontinuerlige grafenlag ved grensesnittet mellom metallet og substratet.
Silisiumkarbid oppløst i den produserende ovnen av stål ved hjelp av metoden LD brukes som drivstoff som øker blandingstemperaturen og videre for å bearbeide rester med samme varme metallladning. Det er billigere enn en kombinasjon av ferrosilisium og karbon , produserer renere stål og frigjør mindre luftforurensninger fordi det inneholder færre urenheter, lite gass og ikke senker temperaturen på stålet.
I likhet med diamanten , som inneholder NV-sentre , inneholder silisiumkarbid også punktdefekter som danner fargesentre som sannsynligvis vil oppføre seg som enkelt fotonkilder (in) . Slike strukturer er grunnleggende ressurser for mange nye applikasjoner innen kvanteberegning . Pumping av et farget senter ved hjelp av en ekstern optisk kilde eller elektrisk strøm bringer det til en opphisset tilstand hvorfra den kan frigjøre en enkelt foton ved å slappe av tilbake til bakken .
En velkjent punktdefekt i silisiumkarbid er dilacune , som har en elektronisk struktur som ligner på NV-sentre i diamant. I polytype 4 H -SiC presenterer den fire mulige konfigurasjoner: to aksiale konfigurasjoner bemerket hh og kk , og to basalkonfigurasjoner bemerket hk og kh , hvor h og k refererer til henholdsvis sekskantede og kubiske steder, disse fire konfigurasjonene gir fire null fononlinjer ( ZPL ), enten i V Si –V C- notasjon : hh (1.095); kk (1.096); kh (1,119); hk (1.150), med verdier i elektronvolter .
Silisiumkarbid ble syntetisert for første gang av den svenske kjemikeren Jöns Jacob Berzelius i første halvdel av XIX - tallet , som en del av arbeidet med silisiumet . Den mineral naturlige silisiumkarbid ble oppdaget i 1893 av den franske kjemikeren Henri Moissan i meteoritten av Canyon Diablo , det falt om 50 000 år i Arizona , den amerikanske . Dette mineralet ble kalt moissanitt til ære for Moissan. Den sistnevnte også syntetisert SiC ved forskjellige metoder, for eksempel ved oppløsning av karbon i det smeltede silisium, smelting av en blanding av kalsiumkarbid for CaCl 2og silisium, og reduksjon av silisiumoksyd SiO 2 med karbon i en elektrisk ovn.
Storskala produksjon av silisiumkarbid startet allerede i 1890 på initiativ av Edward Goodrich Acheson , en amerikansk kjemiker som jobbet med produksjon av syntetiske diamanter . For denne oppvarmning han en blanding av leire , i det vesentlige aluminium fyllosilikater med generisk formel (Al, Si) 3 O 4.og kokspulver , dvs. karbon , i en jernskål. Han fikk blå krystaller han kalte "carborindon" ( carborundum engelsk), og trodde at det var et karbon utvalg av korund ( korund engelsk). Acheson patenterte prosessen for å lage "carborindon" -pulver - Acheson-prosessen - 28. februar 1893 . Han utviklet også den elektriske batchovnen der silisiumkarbid fremdeles produseres i dag, og grunnla Carborundum Company , beregnet på å produsere SiC i bulk, først for bruk som slipemiddel .
SiC søknader ble raskt mer diversifisert, og ble brukt i detektorene av de første radioene tidlig på XX th århundre . Briton Henry Round laget de første lysdioder ( LED ) ved å legge en elektrisk spenning til en SiC- krystall , som gjorde det mulig å observere utslipp av gult, grønt og oransje lys ved katoden . Disse eksperimentene ble deretter gjengitt av russeren Oleg Lossev i 1923.