哈工大教授解答：如何突破碳化硅高端粉体“卡脖子”难题？

中国粉体网讯碳化硅凭借其优异的高温力学强度、高硬度、高弹性模量、高耐磨性、高导热性、耐腐蚀性等性能，成为用途最广的陶瓷材料之一。尤其是在半导体领域，碳化硅陶瓷在半导体制造的前段到后段工艺装备中都有广泛应用，例如在研磨抛光吸盘、光刻吸盘、检测吸盘、精密运动平台、刻蚀环节的高纯碳化硅部件、封装检测环节中精密运动系统等等、�/p>

对于应用于半导体领域的碳化硅陶瓷而言，性能优异是一大亮点，碳化硅粉体作为关键基础材料，其性能直接影响着碳化硅性能和应用场景、�/p>

碳化硅粉体制备方泔�/strong>

传统的碳化硅制造方法，通过采用电弧炉冶炼硅块，经粉碎、酸碱洗后得� 3N-4N级粉体。但随着半导体产业发展，传统3N-4N级粉体已无法满足半导体耗材需求、�/p>

目前，合成高纯SiC粉体主要有气相法、液相法和固相法三种途径、�/p>

气相泔�/em>

化学气相法制备SiC是通过利用气态的先驱� (如硅烷、甲烷等) 在高温、催化剂等条件下发生化学反应，在基体表面或气相中沉积生成碳化硅粉体。这种方法可以制备出高纯度、粒径均匀、结晶度好的碳化硅粉体，且可以精确控制粉体的生长形态和结构，但设备成本高，工艺复杂，生产效率相对较低，更适合极端特殊行业、�/p>

液相泔�/em>

SiC粉体合成中最常见的液相法是溶胶一凝胶法，以含硅、碳的有机或无机化合物为原料，通过溶胶-凝胶过程形成凝胶，再经过干燥、煅烧等处理得到碳化硅粉体。该法是成为实验室合成高纯超细陶瓷粉体的重要方法之一，适合复杂结构粉体合成、�/p>

固相泔�/strong>

1）碳热还原法：碳热还原法又称艾奇逊法，以碳质材料和含硅氧化物为原料，在高温下发生碳热还原反应，使二氧化硅被碳还原生成碳化硅。这种方法原料来源广泛、成本较低，适合大规模工业化生产，但纯度低、�/p>

2）自蔓延高温合成泔�/strong>：将金属硅粉和碳粉按一定比例均匀混合，压制成坯体，然后通过局部加热引燃反应。反应一旦开始，就会迅速蔓延，在高温下金属硅与碳发生反应生成碳化硅。这个方法能耗少，效率高，但自发反应难以控制，目前该法在半导体晶圆原料制备中推广较快、�/p>

碳化硅高端粉体属于我国“卡脖子”和“补短板”项目，亟待打破国外技术垄断，已成为制约我国“大国重器”制造的“卡脖子”难题，严重影响到了我国的国防安全、�/p>

哈工大经�?0余年的研发，通过控制碳化硅粉体的形核和生长行为，工业化制备了粒径尺寸介于60 nm-400μm、纯度高�?N的各种粉体，并且在功能陶瓷领域得到了应用。切实提升了材料的力学性能、热学性能以及电磁性能、�/p>

2026�?�?0�?/strong>＋�strong>中国粉体罐�/strong>将在山东淄博举办第五届半导体行业用陶瓷材料技术大伙�/strong>。我们邀请到哈尔滨工业大学王志江教授佛�strong>《高端碳化硅粉体的工业化制备及产业化应用《�/span>的报告，王志江教授团队突破了碳化硅可控形核和生长技术，开发出国内首条纳米碳化硅粉体生产线以及高端碳化硅粉体生产线，实现了在核工业、航天和半导体领域部分产品的进口替代、�/p>

专家简介：

王志江，工学博士，哈工大教授、博士生导师，全球引用排名前1%材料学者，草原英才。先后主持科技部重点研发计划、国防类研发项目十余项，发表科研论文60余篇，曾获省部级一等奖2项、�/p>

（中国粉体网编辑整理/空青（�/p>

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