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碳化硅（SiC）俗称金刚砂，宝石名称钻髓，为与相键结而成的状，碳化硅在大自然以这种稀罕的的形式存在。自1893年起碳化硅粉末被大量用作磨料。将碳化硅粉末烧结可得到坚硬的陶瓷状碳化硅颗粒，并可将之用于诸如汽车刹车片、离合器和等需要高耐用度的材料中，在诸如、早期的无线电探测器之类的电子器件制造中也有使用。如今碳化硅被广泛用于制造高温、高压半导体。通过Lely法能生长出大块的碳化硅单晶。人造莫桑石的宝石就是通过切割由Lely法制备的大块碳化硅单晶来获得的。
虽然早期有一些不系统的、不受认可或是未经证实的的碳化硅合成方法的报道，比如在1810年报道的用金属钾还原氟硅酸钾的合成方法、1849年Charles Mansuète Despretz报道的将通电的碳棒埋在沙粒中的合成方法、1881年Robert Sydney Marsden报道的在石墨坩埚中用熔融的银溶解硅石的合成方法、1882年Albert Colson在乙烯气氛中加热单质硅的合成方法以及1881年Paul Schützenberger报道的在石墨坩埚中加热硅单质和硅石混合物的合成方法，但真正实现碳化硅的大量制备还是在1890年由爱德华古德里奇艾奇逊率先实现的。艾奇逊尝试在铁锅中加热粘土（硅酸铝）和焦炭粉的混合物合成人造钻石的过程中发现了这个合成碳化硅的方法，他将得到的蓝色金刚砂晶体误认为是一种由碳和铝构成的类似刚玉的物质。1893年在研究来自亚利桑那州的样品时发现了罕有的在自然条件下存在的碳化硅矿石，将之命名为莫桑石。莫瓦桑也通过几种方法合成了碳化硅：包括用熔融的单质硅熔解单质碳、将碳化硅和硅石的混合物熔化和在电炉中用单质碳还原硅石的方法。但莫瓦桑在1903年时还是将碳化硅的发现归功于艾奇逊。
艾奇逊在日为合成碳化硅粉末的方法申请了专利保护。
碳化硅最早的用途是磨料，随后被用于电子器件中。在二十世纪初，第一批雷达中就是将碳化硅用为探测器的，1907年的雇员兼的助手Henry Joseph Round通过在碳化硅晶体上施加一定的电压后在阴极上观察到有黄色、绿色和橙色光放出，由此得到了世界上第一个发光二极管。这些实验结果后来在1923年被苏联科学家奥列格·洛谢夫重复证实。
自然界中的莫桑石仅微量分布于某几种陨石、刚玉矿床和中。几乎世界上所有的碳化硅固体包括莫桑石制成的珠宝都来自于人工合成。1893年在一小部分的中发现了天然的莫桑石。莫桑的发现起初是有一定争议的，因为他手中的样品可能在切割时受到了由人造碳化硅制成的圆锯片的污染。虽然地球上的碳化硅非常稀有但在宇宙空间中却相当常见。宇宙中的碳化硅通常是周围的中的常见成分。在宇宙和陨石中发现的碳化硅几乎无一例外都是β相晶形的。对在这类中发现的碳化硅颗粒进行分析后发现碳和硅元素的同位素比例均有异常，这表明陨石来自太阳系外，这些碳化硅颗粒中的99%来源于富碳的中的恒星。通过红外光谱推测碳化硅在这类恒星上很常见。
由于自然界中的莫桑石非常罕有，所以碳化硅多为人造。它被用于磨料、半导体材料和具有钻石特点的仿制品。常见的方法是利用艾奇逊法将细的二氧化硅颗粒与焦炭混合，置入石墨为电极的电炉中，加热到°C之间的高温制得。另一种方法是将纯净的二氧化硅颗粒在植物性材料（比如谷壳）中加热合成碳化硅，通过热分解有机质材料生成的碳还原二氧化硅产生硅单质，随后多余的碳与单质硅反应产生碳化硅。。还能利用生产金属硅化物和硅铁合金的副产物硅灰与石墨混合在1500°C的条件下加热合成碳化硅。
用艾奇逊法在电炉中合成的碳化硅因距离石墨电阻加热源远近的不同在纯度上有一定的差别。最靠近电阻加热源的地方产生的无色、淡黄色或绿色的碳化硅晶体纯度最高。随着离电阻加热源的距离越来越远生成的碳化硅颜色变为蓝色和黑色，这些深色晶体的纯度相对降低。氮和铝是碳化硅中常见的杂质，它们会影响碳化硅的电导率。
纯的碳化硅是用Lely法制造的。 通过将碳化硅粉末在2500°C的氛下升华后再沉积形成鳞片状的单晶，在较冷的基底上可形成尺寸大到2×2cm2的单晶。Lely法能生长出高质量的碳化硅单晶。因为单晶的生长温度高，所以得到的单晶大多数是6H-SiC相的。在石墨中进行则是另一种改进后的艾奇逊法，它可以制造的碳化硅单晶尺寸是传统方法的81倍。立方体状的碳化硅一般是借助成本较为昂贵的来合成的。通过气相和液相合成的方法可以制造同质外延和异质的碳化硅薄层。纯的碳化硅也能利用某些聚合物比如聚甲基硅烷在低温的惰性气氛中热分解来合成。相较于化学气相沉积法，热分解法的优势在于聚合物能在热裂解形成陶瓷状碳化硅之前塑造成各种不同的形状。
三种主要的碳化硅多形体
(β)3C-SiC
(α)6H-SiC
碳化硅存在着约250种结晶形态。由于碳化硅拥有一系列相似晶体结构的同质多型体使得碳化硅具有同质多晶的特点。这些多形体的晶体结构可被视为将特定几种二维结构以不同顺序层状堆积后得到的，因此这些多形体具有相同的化学组成和相同的二维结构，但它们的三维结构不同。
α-碳化硅(α-SiC)是这些多型体中最为常见的，它是在大于1700°C的温度下形成的，具有类似的六方晶体结构。具有类似的的β-碳化硅(β-SiC)则是在低于1700°C的条件下形成的。β-碳化硅因其相较α-碳化硅拥有更高的比表面积，所以可用于非均相催化剂的负载体。
纯的碳化硅是无色的，工业用碳化硅由于含有铁等杂质而呈现棕色至黑色晶体上彩虹般的光泽则是因为其表面产生的二氧化硅所致。
碳化硅高达2700°C的升华温度使得它适合作为制造和高温熔炉的部件。它本身也具有较高的化学惰性。由于其相较于晶体硅具有更高的热电导率、击穿强度和最大电流密度，所以在高功率的半导体材料方面具有更好的应用前景。此外碳化硅的也非常低（4.0×10-6/K）同时也不会发生可能引起的不连续性热膨胀的相变。
在碳化硅中掺杂氮或磷可以形成而掺杂、、或形成。在碳化硅中大量掺杂硼、铝或氮可以使掺杂后的碳化硅具备数量级可与金属比拟的导电率。掺杂Al的3C-SiC、掺杂B的3C-SiC和6H-SiC的碳化硅都能在1.5K的温度下拥有超导性，但掺杂Al和B的碳化硅两者的磁场行为有明显区别。掺杂铝的碳化硅和掺杂B的晶体硅一样都是,但掺杂硼的碳化硅则是。
由于金刚砂的耐用性和低成本，在现代宝石加工中作为常用磨料使用。金刚砂凭借其硬度使它在制造业中诸如砂轮切割、搪磨、水刀切割和喷砂等磨削加工过程。将碳化硅粒子层压在纸上就能制成和滑板的握带。
1982年由氧化铝和碳化硅须晶构成的超强复合材料问世，经过随后三年的发展这种复合材料走出实验室成为商品。1985年先进复合材料公司和Greenleaf公司推出了新的商品化切割工具，工具就是由氧化铝和碳化硅须晶组成的加强型复合材料所制造的。
在二十世纪80至90年代，几个欧洲、日本和美国的高温燃气涡轮机研究项目对碳化硅做了研究，项目的目标均打算以碳化硅代替镍高温合金制造涡轮机叶片或喷嘴叶片。但这些项目无一实现量产，主要原因在于碳化硅材料的耐冲击性和断裂韧度低。
不同于其他陶瓷材料比如氧化铝和碳化硼，碳化硅可用于制造复合装甲（比如）和防弹背心中的陶瓷板。
碳化硅具备的低热膨胀系数、高的硬度、刚性和热导率使其能够作为天文望远镜的镜面材料。通过化学气相沉积制造的直径达3.5米和2.7米的多晶碳化硅圆盘已被分别安装在和等几个大型天文望远镜上。
碳化硅本身的抗氧化性质和立方β-SiC所具有的大比表面积使其可作为非均相催化剂的载体。通过稻壳炭化合成的β-SiC已被用于作为非均相催化剂的载体应用于催化诸如正丁烷氧化生成这类的氧化反应。
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分析下列各物质的物理性质，判断其固态不属于分子晶体的是
A．碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电B．溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电 C．五氧化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
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分子晶体：分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体，熔沸点低，导热性、延展性不良，导电性差，硬度较小。如：干冰、固态氖。晶体的基本类型与性质：
晶体结构模型：
晶体中的几个不一定:
(1)由非金属元素构成的晶体不一定为分子品体。如NH4Cl。 (2)具有导电性的晶体不一定是金属晶体。如Si、石墨。 (3)离子晶体不一定只含离子键。如NaOH、 FeS2、Na2O2。 (4)由氢化物构成的晶体不一定是分子晶体。如NaH。 (5)金属与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体。如AlCl3为分子晶体。 (6)原子晶体不一定为绝缘体。如Si。 (7)溶于水能导电的晶体不一定是离子晶体。如HCl。 (8)离子晶体的熔点不一定低于原子晶体。如 MgO的熔点为2852℃，而SiO2的熔点为1710℃。 (9)金属晶体的熔点不一定低于原子晶体。如w 的熔点达34lO℃。 (10)金属晶体的熔点不一定高于分子晶体。如 Hg常温下呈液态，而硫、白磷常温下呈同态. (11)金属晶体的硬度不一定小于原子晶体。如Cr 的硬度为9，仅次于金刚石。 (12)金属晶体的硬度不一定大于分子晶体。如 Na的硬度只有0．4，可用小刀切割。 (13)晶体巾有阳离子不一定有阴离子。如构成金
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氧化铝和碳化硼的晶体类型是什么呀
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氧化铝分为两种,一种是刚玉,是原子晶体(竞赛须知).另一种是离子晶体.
氮化硼是原子晶体(高中必背).
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中国成功研制国产6英寸碳化硅晶片 年产7万片
6英寸碳化硅晶体和单晶衬底片（资料图）
美国在碳化硅晶片技术上遥遥领先，广泛应用于F-22等先进武器。（资料图）
　　从2英寸、3英寸、4英寸到如今的6英寸碳化硅单晶衬底，陈小龙团队花了10多年时间，在国内率先实现了碳化硅单晶衬底自主研发和产业化。
　　不久前，中国科学院物理研究所研究员陈小龙研究组与北京天科合达蓝光半导体有限公司(以下简称天科合达)合作，解决了6英寸扩径技术和晶片加工技术，成功研制出了6英寸碳化硅单晶衬底。
　　从2英寸、3英寸、4英寸到如今的6英寸碳化硅单晶衬底，陈小龙团队花了10多年时间，在国内率先实现了碳化硅单晶衬底自主研发和产业化。
　　第三代半导体材料
　　研究人员告诉记者，上世纪五六十年代，硅和锗构成了第一代半导体材料，主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中。相比于锗半导体器件，硅材料制造的半导体器件耐高温和抗辐射性能较好。
　　到了上世纪60年代后期，95%以上的半导体、99%的集成电路都是用硅半导体材料制造的。直到现在，我们使用的半导体产品大多是基于硅材料的。
　　进入上世纪90年代后，砷化镓、磷化铟代表了第二代半导体材料，可用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件。因信息高速公路和互联网的兴起，第二代半导体材料被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。
　　与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料通常又被称为宽禁带半导体材料或高温半导体材料。其中，碳化硅和氮化镓在第三代半导体材料中是发展成熟的代表。
　　记者了解到，碳化硅单晶是一种宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大，临界击穿场强大，热导率高，饱和漂移速度高等诸多特点，被广泛应用于制作高温、高频及大功率电子器件。
　　关于氮化镓，曾有报道称，一片2英寸的氮化镓晶片，可以生产出1万盏亮度为节能灯10倍、发光效率为节能灯3～4倍、寿命为节能灯10倍的高亮度LED照明灯；也可以制造出5000个平均售价在100美元左右的蓝光激光器；还可以被应用在电力电子器件上，使系统能耗降低30%以上。
　　由于碳化硅和氮化镓的晶格失配小，碳化硅单晶是氮化镓基LED、肖特基二极管、金氧半场效晶体管等器件的理想衬底材料。物理所先进材料与结构分析实验室陈小龙研究组(功能晶体研究与应用中心)长期从事碳化硅单晶生长研究工作。
　　大尺寸晶片的突围
　　虽然用于氮化镓生长最理想的衬底是氮化镓单晶材料，该材料不仅可以大大提高外延膜的晶体质量，降低位错密度，还能提高器件工作寿命、工作电流密度和发光效率。但是，制备氮化镓体单晶材料非常困难，到目前为止尚未有行之有效的办法。
　　为此，科研人员在其他衬底(如碳化硅)上生长氮化镓厚膜，然后通过剥离技术实现衬底和氮化镓厚膜的分离，分离后的氮化镓厚膜可作为外延用的衬底。尽管以氮化镓厚膜为衬底的外延，相比在碳化硅材料上外延的氮化镓薄膜，位元错密度要明显低，但价格昂贵。
　　于是，陈小龙团队选择了碳化硅单晶衬底研究。他指出，碳化硅单晶衬底有许多突出的优点，如化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等，但也有不足，如价格太高。
　　碳化硅又称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。碳化硅单晶系第三代高温宽带隙半导体材料。(资料图)
　　早年，全球市场上碳化硅晶片价格十分昂贵，一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格曾高达500美元(2006年)，但仍供不应求。高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的10%以上，“碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。”陈小龙说。
　　为了降低器件成本，下游产业对碳化硅单晶衬底提出了大尺寸的要求。因而，采用先进的碳化硅晶体生长技术，实现规模化生产，降低碳化硅晶片生产成本，将促进第三代半导体产业的迅猛发展，拓展市场需求。
　　天科合达成立于2006年，依托于陈小龙研究团队中在碳化硅领域的研究成果。自成立以来，天科合达研发出碳化硅晶体生长炉和碳化硅晶体生长、加工技术及专业设备，建立了完整的碳化硅晶片生产线。
　　这些年来，天科合达致力于提高碳化硅晶体的质量，以及大尺寸碳化硅晶体的研发，将先进的碳化硅晶体生长和加工技术产业化，大规模生产和销售具有自主知识产权的碳化硅晶片。
　　10年自主创新之路
　　美国科锐公司作为碳化硅衬底提供商，曾长期垄断国际市场。2011年，科锐公司发布了6英寸碳化硅晶体，同年，天科合达才开始量产4英寸碳化硅晶体。
　　2013年，陈小龙团队开始进行6英寸碳化硅晶体的研发工作，用了近一年的时间，团队研发的国产6英寸碳化硅单晶衬底问世。测试证明，国产6英寸碳化硅晶体的结晶质量很好，该成果标志着物理所碳化硅单晶生长研发工作已达到国际先进水平，可以为高性能碳化硅基电子器件的国产化提供材料基础。
　　“虽然起步有点晚，但通过10多年的自主研发，我们与国外的技术差距在逐步缩小。”陈小龙说。作为国内碳化硅晶片生产制造的先行者，天科合达打破了国外垄断，填补了国内空白，生产的碳化硅晶片不仅技术成熟，还低于国际同类产品价格。
　　截至2014年3月，天科合达形成了一条年产7万片碳化硅晶片的生产线，促进了我国第三代半导体产业的持续稳定发展，取得了较好的经济效益和社会效益。
　　陈小龙指出，当前碳化硅主要应用于三大领域：高亮度LED、电力电子以及先进雷达，以后还可能走进家用市场，这意味着陈小龙团队的自主创新和产业化之路还将延续。
（新浪军事）
（编辑：SN118）
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