مفهوم و کاربرد نیترید سیلیکون

شیمی و ریزساختار نیترید سیلیکون
ترکیب مولکولی نیترید سیلیکون با نسبت استوکیومتری سیلیکون و نیتروژن، Si3N4 تعیین می شود. ساختار کریستالی این ترکیب عمدتاً از یک ساختار چهار وجهی تشکیل شده است که در آن هر اتم نیتروژن به سه اتم سیلیکون متصل شده و شبکه ای از پیوندهای کووالانسی قوی را تشکیل می دهد. ریزساختار را می توان با استفاده از روش های مختلف سنتز دستکاری کرد و در نتیجه مورفولوژی های مختلفی مانند گرانول ها، پودرها یا بلوک ها ایجاد شد که هر کدام برای نیازهای صنعتی خاص مناسب هستند.

خواص نیترید سیلیکون
- سختی بالا: نیترید سیلیکون دارای سختی Mohs بالاتر از اکثر فلزات و سرامیک‌ها است که آن را در برابر سایش مقاوم می‌کند.
- پایداری حرارتی: نیترید سیلیکون قادر است یکپارچگی ساختاری خود را در دماهای تا 1700 درجه حفظ کند و برای کاربردهای دمای بالا ایده آل باشد.
- مقاومت در برابر خوردگی: نیترید سیلیکون در برابر بیشتر حملات شیمیایی از جمله اسیدها و قلیاها مقاوم است و قابلیت اطمینان طولانی مدت را در محیط های خورنده ارائه می دهد.
- عایق الکتریکی: اگرچه نیترید سیلیکون رسانای حرارتی است، اما یک عایق عالی است که آن را برای کاربردهای ولتاژ بالا ایده آل می کند.
- رسانایی حرارتی: می‌تواند گرما را به طور مؤثر هدایت کند و در سیستم‌های مدیریت حرارتی مفید باشد.

روشهای سنتز نیترید سیلیکون
نیترید سیلیکون را می توان با چندین روش بدست آورد:
- تجزیه حرارتی: سیلیکون در دماهای بالا با آمونیاک واکنش داده و نیترید سیلیکون را تشکیل می‌دهد.
- رسوب شیمیایی بخار (CVD): سیلیکون و آمونیاک در فاز گاز واکنش می دهند و لایه نازکی از نیترید سیلیکون را تشکیل می دهند.
- تف جوشی واکنش: ترکیب پودر سیلیکون و آمونیاک تحت یک واکنش دمای بالا قرار می گیرد تا ساختار نیترید سیلیکون حجیم را تشکیل دهد.