碳化硅基本特性及應用領域

碳化硅是一種由硅（Si）和碳（C）通過共價鍵結合而成的超硬化合物，具有優異的物理和化學性能，廣泛應用于工業、電子、軍工等領域。以下是關于碳化硅的全面解析：

1、基本特性

化學式：SiC

莫氏硬度：9.5（僅次于金剛石和立方氮化硼）

密度：3.21 g/cm3

熔點：約2700℃（高溫下仍保持強度）

熱導率：120-270 W/(m·K)（優于銅）

化學穩定性：耐酸、耐堿、抗氧化（在空氣中可耐受至1600℃）

電學性能：寬禁帶半導體（禁帶寬度3.2eV，是硅的3倍），高擊穿電場強度。

2、應用領域

（1）傳統工業應用

?磨料：切割砂輪、噴砂磨料（黑碳化硅，純度≥98%）。

耐火材料：窯爐襯板、坩堝（利用其耐高溫性）。

陶瓷增強：金屬基/陶瓷基復合材料（提高耐磨性）。

（2）高端電子與半導體

?功率器件：SiC MOSFET、二極管（用于電動汽車、光伏逆變器，效率比硅器件高30%）。

射頻器件：5G基站、雷達（得益于高電子飽和漂移速度）。

襯底材料：用于GaN外延（如LED、微波器件）。

（3）新興領域

量子技術：色心缺陷（如硅空位）用于量子傳感。

核工業：耐輻射涂層。