碳化硅粉末和其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅粉末和制備該粉末的方法，更具體而言，涉及使用微粒狀碳化硅粉末制備顆粒狀碳化硅粉末的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅(SiC)具有高溫強(qiáng)度以及優(yōu)異的抗磨損性、抗氧化性、抗腐蝕性、抗蠕變性等。碳化硅分為具有立方晶體結(jié)構(gòu)的β相和具有六方晶體結(jié)構(gòu)的α相。β相在1400°C至1800°C的溫度下穩(wěn)定，而α相在2000°C以上的溫度下形成。
[0003]碳化硅已廣泛用作工業(yè)結(jié)構(gòu)的材料并且近來已用于半導(dǎo)體工業(yè)。為了將碳化硅用于單晶生長，需要具有均勻粒徑分布的顆粒狀碳化硅粉末。
[0004]例如，通過艾奇遜(Acheson)法、碳熱還原法、化學(xué)氣相沉積(CVD)法等來制備碳化硅粉末。對于通過上述方法之一制備的碳化硅粉末，由于純度低而需要單獨(dú)的高純度過程，并且需要另外的研磨過程。
[0005]具有高純度的顆粒狀碳化硅粉末可以通過對精制的微粒狀碳化硅粉末在2000°C或更高溫度下進(jìn)行高溫?zé)崽幚韥慝@得，但問題在于粒徑分布是不均勻的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明提供了具有高純度和均勻粒徑分布的顆粒狀碳化硅粉末和制備該碳化硅粉末的方法。
[0008]技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明的一個方面提供了制備碳化硅粉末的方法，該方法包括:通過混合碳源和娃源來收集混合的粉末；通過加熱混合的粉末來合成第一碳化娃粉末；通過對第一碳化娃粉末造粒來形成經(jīng)造粒的粉末；并且通過加熱經(jīng)造粒的粉末來形成粒徑大于第一碳化娃粉末的第二碳化硅粉末。
[0010]第一碳化硅粉末可以具有β相，第二碳化硅粉末可以具有α相。
[0011]經(jīng)造粒的粉末可以使用水或揮發(fā)性有機(jī)溶劑來形成。
[0012]經(jīng)造粒的粉末可以在安裝有葉輪的室內(nèi)通過將第一碳化硅粉末與水或揮發(fā)性有機(jī)溶劑混合來形成。
[0013]合成第一碳化硅粉末可以包括在600°C至1000°C之間的溫度下進(jìn)行的碳化過程和在1300°C至1700°C之間的溫度下進(jìn)行的合成過程。
[0014]第二碳化硅粉末的形成可以在2000°C至2200°C之間的溫度下進(jìn)行。
[0015]本發(fā)明的另一方面提供了碳化硅粉末，該粉末包括:具有α相的顆粒狀碳化硅粉末，其中其粒徑分布為100 μπι至10mm，其分布(D90/D10)為I至10，包括500ppm或更少的氮，以及包括100ppm或更少的氧。
[0016]具有α相的顆粒狀碳化硅粉末可以具有100 μπι至5mm之間的粒徑分布、I至5之間的分布(D90/D10)和在500ppm或更少的范圍內(nèi)的氧。
[0017]具有α相的顆粒狀碳化硅粉末可以具有100 μπι至Imm之間的粒徑分布、I至3之間的分布(D90/D10)和在500ppm或更少的范圍內(nèi)的氧。有益效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，可以獲得具有高純度和均勻的粒徑分布的碳化硅粉末。此外，由于具有均勻粒徑分布的碳化硅粉末可以用于單晶生長，在單晶生長期間容易控制溫度和升華，并且可以獲得具有高品質(zhì)的單晶。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案制備碳化硅的方法的流程圖。
[0020]圖2是根據(jù)比較例制備的顆粒狀碳化硅粉末的圖。
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案制備的顆粒狀碳化硅粉末的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在附圖中通過示例的方式示出具體的實(shí)施方案并將在本文中進(jìn)行具體描述，同時本發(fā)明易接受各種修改和替代形式。然而應(yīng)當(dāng)理解，無意于將本發(fā)明限制于所公開的具體形式，而是相反，本發(fā)明將包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改方案、等效方案和替代方案。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本文中可使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述各種組分，但是這些組分不受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一種組分與另一種組分區(qū)分開。因此，下文討論的第一組分可以被稱為第二組分，并且下文討論的第二組分可以被稱為第一組分，而不偏離本發(fā)明概念的說明。術(shù)語“和/或”包括一種或更多種指示物中的任意組合和所有組合。
[0024]本文所使用的術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施方案的目的并且無意限制本發(fā)明概念。如本文中所使用，單數(shù)形式旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另行明確指出。還應(yīng)理解當(dāng)在本說明中使用時，術(shù)語“包含”和/或“包括”表明所述的特征、整體、步驟、操作、要素和/或組分的存在，但不排除存在或加入一種或更多種其他特征、整體、步驟、操作、要素、組分和/或其組。
[0025]除非另行定義，否則本文中所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明概念所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常的理解相同的含義。還應(yīng)理解，例如在常用字典中定義的術(shù)語應(yīng)當(dāng)解讀為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域背景中的含義一致的含義，并且不以理想化或過于形式化的意義解讀，除非本文中明確地如此定義。
[0026]下文中，現(xiàn)將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施方案。在本說明書中，應(yīng)當(dāng)注意雖然在不同的附圖中示出了相同或相應(yīng)的組分，但盡可能多地分配相同的附圖標(biāo)記，并且省略了其重復(fù)的說明。
[0027]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案制備碳化硅的方法的流程圖。
[0028]參照圖1，首先混合Si源和C源(S100)。此處，Si源中包括的硅和C源中包括的碳的摩爾比可以在1:1.5至1:3的范圍內(nèi)。例如，Si源中包括的硅和C源中包括的碳的摩爾比可以是1:2.5。
[0029]Si源表示提供硅的材料。例如，硅源可以是選自氣相法二氧化硅、二氧化硅溶膠、二氧化硅凝膠、微粒狀二氧化硅、石英粉末和其混合物的一種或更多種。
[0030]碳源可以是固體碳源或有機(jī)碳化合物。例如，固體碳源可以是選自石墨、炭黑、碳納米管(CNT)、富勒烯和其混合物的一種或更多種。有機(jī)碳化合物可以是選自酚樹脂、法郎(franc)樹脂、二甲苯樹脂、聚酰亞胺、聚氨醋、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯醋、纖維素和其混合物的一種或更多種。
[0031]Si源和C源可以通過沉淀法或氣相法混合。例如，Si源和C源可以使用高速混合機(jī)、球磨機(jī)、磨