반도체 동작시에 파워 손실을 최소화하는 것은 2000년대의 에너지, 산업전자, 정보통신 산업분야에서의 가장 주요한 요구 사항중의 하나이다. 실리콘계 반도체 소자들은 완전히 새로운 구동기구의 소자가 개발되지 않는 한, 실리콘 재료의 낮은 열전도율이나 낮은 절연파괴전계와 같은 물리적 특성한계 때문에 이러한 요구를 만족시키는 것이 불가능한 실정이다. 따라서 21세기를 위한 대안으로 고열전도율의 WBG(Wide Band-Gap) 물질 그 중에서도 탄화규소(SiC) 반도체가 제시되고 있다. SiC 반도체는 실리콘에 비하여 밴드 갭(band gap: E$_{g}$)이 높을 뿐만이 아니라 절연파괴강도(E$_{B}$)가 한 자릿수 이상 그리고 전자의 포화 drift 속도, V$_{s}$ 및 열전도도 k가 3배 가량 크다. 따라서 SiC는 고온 동작 내지는 고내압, 대전류, 저손실 반도체를 제작하는데 아주 유리하다. 본고에서는 응용성이 넓고, 단결정 제조가 비교적 용이한 SiC 반도체의 기술현황에 대하여 살펴보고자 한다.
반도체 동작시에 파워 손실을 최소화하는 것은 2000년대의 에너지, 산업전자, 정보통신 산업분야에서의 가장 주요한 요구 사항중의 하나이다. 실리콘계 반도체 소자들은 완전히 새로운 구동기구의 소자가 개발되지 않는 한, 실리콘 재료의 낮은 열 전도율이나 낮은 절연파괴전계와 같은 물리적 특성한계 때문에 이러한 요구를 만족시키는 것이 불가능한 실정이다. 따라서 21세기를 위한 대안으로 고열전도율의 WBG(Wide Band-Gap) 물질 그 중에서도 탄화규소(SiC) 반도체가 제시되고 있다. SiC 반도체는 실리콘에 비하여 밴드 갭(band gap: E$_{g}$)이 높을 뿐만이 아니라 절연파괴강도(E$_{B}$)가 한 자릿수 이상 그리고 전자의 포화 drift 속도, v$_{s}$ 및 열전도도 k가 3배 가량 크다. 따라서 SiC는 고온 동작 내지는 고내압, 대전류, 저손실 반도체를 제작하는데 아주 유리하다. 본고에서는 응용성이 넓고, 단결정 제조가 비교적 용이한 SiC 반도체의 기술현황 에 대하여 살펴보고자 한다.
본 연구에서는 PVT(Physical Vapor Transport) 방법을 이용하여 반도체 식각 공정용 소재로 사용되는 링 모양의 SiC(Silicon carbide) 다결정을 제조하였다. 흑연 도가니 내부에 원기둥 모양의 흑연 구조물을 배치하여 PVT법에 의한 링 모양의 SiC 다결정을 성장시켰다. 성장된 결정은 Raman 및 UVF(Ultra Violet Fluorescence) 분석을 이용하여 결정의 상분석을 하였고, SEM(Scanning Electron Microscope), EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 분석을 통해 미세조직 및 성분을 확인하였다. PVT 성장 초기의 온도변화를 통하여 SiC 다결정의 결정립 크기와 성장 속도를 조절할 수 있었다.
For research and development of Silicon Carbide (SiC) mirrors, the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) and National Optical Astronomy Observatory (NOAO) have agreed to cooperate and share on polishing and measuring facilities, experience and human resources for two years (2014-2015). The main goals of the SiC mirror polishing are to achieve optical surface figures of less than 20 nm rms and optical surface roughness of less than 2 nm rms. In addition, Green Optics Co., Ltd (GO) has been interested in the SiC polishing and joined the partnership with KASI. KASI will be involved in the development of the SiC polishing and the optical surface measurement using three different kinds of SiC materials and manufacturing processes (POCO$^{TM}$, CoorsTek$^{TM}$ and SSG$^{TM}$ corporations) provided by NOAO. GO will polish the SiC substrate within requirements. Additionally, the requirements of the optical surface imperfections are given as: less than 40 um scratch and 500 um dig. In this paper, we introduce the international collaboration and interim results for SiC mirror polishing and development.
Silicon carbide(SiC) exhibits many unique properties, such as high strength, corrosion resistance, and high temperature stability. In this study, a SiC-fiber web was prepared from polycarbosilane(PCS) solution by employing the electrospinning process. Then, the SiC-fiber web was pyrolyzed at $1800^{\circ}C$ in argon atmosphere after it was subjected to a thermal curing. The SiC-fiber web (ground web)/phenolic resin (resol) composite was fabricated by hot pressing after mixing the SiC-fiber web and the phenolic resin. The SiC-fiber web composition was controlled by changing the fraction of filler (filler/binder = 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5). Thermal conductivity measurement indicates that at the filler content of 60%, the thermal conductivity was highest, at 6.6 W/mK, due to the resulting structure formed by the filler and binder being closed-packed. Finally, the microstructure of the composites of SiC-fiber web/resin was investigated by FE-SEM, EDS, and XRD.
Silicon carbide ceramics seeded with 10-30 wt% SiC whiskers are fabricated by hot pressing and annealing. A quantitative texture analysis including calculation of the Orientation Distribution Function (ODF) is used for obtaining the degrees of preferred orientation of the fabricated samples. The microstructure and crystallographic texture are discussed with respect to the effect of ${\beta}-SiC$ whisker seeds on the resulting fracture toughness values. The SEM microstructures and the texture data reveal a correlation between texture and fracture toughness anisotropy.
A strong adhesion of a silicon carbide (SiC) coating on a WC-Co substrate was achieved through an ion beam mixing technique and the corrosion resistance of the SiC coated WC-Co was investigated by means of a potentiodynamic electrochemical test. In the case of 1 M NaOH solution, a corrosion current density for a SiC coated WC-Co with a heat treatment at $500^{\circ}C$ displays about 50 times lower than that for the as-received WC-Co. However, in the case of 0.5 M H2SO4 solution, a corrosion current density for a SiC coated WC-Co displays about 3 times lower than that for as-received WC-Co. We discussed the physical reasons for the changes of the corrosion current densities at the different electrolytes.
Khishigbayar, Khos-Erdene;Joo, Young Jun;Cho, Kwang Youn
한국세라믹학회지
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제54권6호
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pp.499-505
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2017
Flexible silicon carbide fibrous mats were fabricated by a combination of electrospinning and a polymer-derived ceramics route. Polycarbosilane was used as a solute with various solvent mixtures, such as toluene and dimethylformamide. The electrospun PCS fibrous mats were cured under a halogen vapor atmosphere and heat treated at $1300^{\circ}C$. The structure, fiber morphology, thermal behavior, and crystallization of the fabricated SiC fibrous mats were analyzed via scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and thermal imaging. The prepared SiC fibrous mats were composed of randomly distributed fibers approximately $3{\mu}m$ in diameter. The heat radiation of the SiC fiber mats reached $1600^{\circ}C$ under microwave radiation at a frequency of 2.45 GHz.
Among various forming techniques for ceramics, we have studied the slip casting method for the binary system of SiC and carbon. The stability of the slip of silicon carbide and carbon were investigated by measurements of zeta potential, viscosity, sedimentation height, and also studied as functions of PH and amounts of dispersants. A preform of SiC and C was prepared by slip casting and heat treatment at 400∼600$^{\circ}C$ under N2 gas. The preform was reacted with Si metal at 1550$^{\circ}C$, 10-1 mmHg to give rise a reaction bonded SiC with a density of 3.0g/㎤ and a bending strength of 580 MPa.
본 연구에서는 1500℃ 이상의 극한 열 환경에서 사용되는 소재인 SiC (silicon carbide) 섬유를 복합방적사로 제조한 후에 원단을 제직하고 제직된 원단의 역학적 특성을 KES-FB system으로 측정하고 측정된 역학적 특성 값으로부터 착용성능을 분석하여 방화복으로의 활용 가능성을 알아보았다. 그 결과 직물의 역학적 특성에서는 인장선형성(LT)과 인장레질리언스(RT), 전단강성(G)을 나타내는 값이 원사의 제조형태에 따라서 그 특성 값의 차이를 보였으며, 직물의 두께와 평량, 밀도 값이 전단히스테리시스(2HG)와 압축레질리언스(RC) 값에 영향을 준다는 것을 알 수 있었다. 의복착용 성능에서는 착용 시 부피감을 나타내는 두께에 대한 압축에너지의 비(WC/T) 값에서 SiC 복합방적사로 제조된 직물의 값이 가장 우수한 값을 타나내었으며, 방염성능에서는 SiC 복합방적사로 제조된 직물이 탄화길이와 잔염시간에서 KFI 성능기준을 만족하여 방화복으로서의 활용이 가능함을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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