炭化ケイ素（SiC）は、合成的に製造されるケイ素と炭素の化合物で、その卓越した硬度と熱特性で知られている。
研磨材、切削工具、発熱体、半導体基板など様々な用途に使用されている。
SiCは、主にαとβの複数の結晶形態で存在し、それぞれがユニークな特性と用途を持っています。
炭化ケイ素の機能概要
炭化ケイ素は、高硬度、高熱伝導性、低熱膨張性、優れた化学的不活性などのユニークな物理的および化学的特性に基づいて動作します。
これらの特性により、研磨材から工業炉や半導体製造の高温部品まで、幅広い用途に適しています。
詳細説明
1.物理的・化学的性質
高い硬度： 炭化ケイ素は最も硬い材料の一つで、その微小硬度は2840～3320kg/mm²です。
このため、耐久性と耐摩耗性が重要な研磨材や切削工具に最適です。
高い熱伝導性： SiCは熱伝導率が高く、熱を効率的に伝えます。
この特性は、炉の発熱体やロケットエンジンのような高温環境での部品などの用途に有益です。
低熱膨張： 炭化ケイ素は熱膨張係数が小さいため、温度変化に対しても形状を維持することができます。
この特性は、精密用途や熱サイクルの多い環境で重要です。
優れた化学的不活性： SiCは化学反応や腐食に非常に強いため、他の材料が劣化するような過酷な化学環境や高温用途での使用に適しています。
2.結晶形とその用途
α-SiC： この結晶形には複数の多形があり、工業用途、特に研磨材や耐火物に使用される炭化ケイ素セラミックスの製造において最も一般的である。
β-SiC： 立方晶の結晶構造を持つβ-SiCは、高純度で特異な結晶構造を持つため、精密研削・研磨材に使用される。
3.半導体への応用
炭化ケイ素は、その熱的特性と機械的強度から半導体製造に使用される。
高硬度と低摩耗が有利なシリコンウェーハ製造用の研磨ディスクや治具に使用されている。
さらに、SiCは、シリコンやガリウムヒ素のような従来の半導体材料よりも優れたワイドバンドギャップ、高熱伝導性、高電子移動度により、半導体基板の材料として選ばれている。
4.導電性セラミックス
炭化ケイ素は抵抗率の低い導電性セラミックスにすることができ、ウェハープロセスチャンバー、ヒーター、静電チャックなどの用途に適しています。
その導電性は、耐摩耗性や耐熱衝撃性と相まって、高度な製造プロセスにおける汎用性の高い材料となっています。
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