Карбид кремния (SiC)

В природе встречаются очень редко. Следствием сильных ковалентных связей отличается высокой температурной и химической стойкостью и твердостью.

Получают в электрических печах по реакции восстановления кварцевого песка углеродом:

SiO₂ + 3C = SiC + 2CO

До 2000⁰С имеет кубическую - модификацию с а=4.359 .

При температуре больше 2600-2700 возгоняется. При получении образует друзы кристаллов, которые дробят до порошка и для получения полупроводниковой чистоты возгоняют в атмосфере аргона при Т = 2400-2600⁰С. Образует до 100 политипов (различающихся наложением атомных слоев). В зависимости от политипа имеет ширину запрещенной зоны от 2.39 до 3.33 эВ. Фактически это группа полупроводниковых соединений одного химического состава. Управление политипизмом сложный процесс. Наиболее легко воспроизводится политип 6H ( ). В то же время химические механические свойства SiC слабо зависят политипа. Твердость – 9.5. Не окисляется до Т=1400⁰С. При комнатной температуре не взаимодействует с кислотами. При нагревании взаимодействует с расплавами щелочей, H₃PO₄, HNO₃+HF. Электропроводность примесная. От ее вида зависит окраска. Примеси P, As, Sb, Bi, Fe дают зеленую окраску, N, B-желтую и “n” –тип.Ca, Mg, B, Al, Ge, In - голубую и фиолетовую, и “p”- тип. Избыток Si дает “n”, избыток углерода -“p” тип. Собственная электропроводность при Т>1400⁰С.

Замечательная особенность SiC – способность к люминесценции в видимой области. Изменяя политип и примеси можно получать излучение от красного до фиолетового. Это используется для создания светодиодов на принципе инжекционной электролюминесценции. Основой светодиодов является “р-n“ переход, формирующийся за счет диффузии примесей при 1800-2000⁰С. Наиболее распространены желтые светодиоды (примеси В и N). Несмотря на невысокую эффективность преобразования энергии – не деградируют, очень стабильны (световые эталоны). Применяют также для изготовления мощных выпрямителей, тензорезисторов, полевых транзисторов, варисторов. Высокую твердость используют при получении образивных материалов.