실리콘 카바이드는 온도, 방사선 및 부식에 대한 특별한 높은 저항이 필요한 응용 분야에 제안 된 우수한 특성을 가진 반도체입니다. 특히, SIC 기반 재료는 유동 채널 인서트 (FCI)로 사용되는 후보이며, 이는 액체 육종 담요의 일부이며 열/전기 절연을 제공해야하며, 일반 기계 구조를 제작하는 데 사용되는보다 민감한 스테인레스 스틸에 대한 부식에 대한 보호를 제공해야합니다.
.미래의 퓨전 반응기에서 작동하는 재료는 특성을 수정할 수있는 극도의 온도 및 방사선 조건에 적용됩니다. 특히, "기능성 재료"라고 불리는 AS는 독점적으로 구조적 응용 (절연체 및 반도체)이 아닌 것으로 간주되는 재료는 금속보다 방사선에 더 취약하다. 연구에 따르면 SIC의 미세 구조 및 전기적 특성의 변화는 조사의 결과로 발생하는 것으로 나타났습니다. 초기 및 방사선 유발 수정 특성 모두 제조 공정에서 결정하는 결정 구조, 불순물 및 첨가제에 크게 의존합니다.
CEIT-IK4 기술 센터 (San Sebastian, Spain) 및 에너지 연구 센터, 마드리드의 환경 및 기술 (CIEMAT)은 SIC 기반 재료 개발에서 함께 일합니다. 제조 및 테스트 실험실 간의 직접적인 피드백은 최종 재료를 개선하기 위해 재료 약점을 식별 할 수 있습니다.
적합한 열 및 전기 특성, 허용 가능한 기계적 안정성 및 비용 절감 비용을 갖는 SIC 재료는 희생 템플릿을 기반으로하는 방법에 의해 제조되었다. 기술. 이 방법으로, 8 내지 70% 사이의 다공성 SIC 및 다른 특성을 생성 할 수있다.
이 작업의 경우, ~ 50 % 다공성을 갖는 샘플이 시험되었고, 미세 구조 및 전기 전도도 모두에서의 방사선/고온 효과를 검사 하였다. 작동 온도에서의 조사는 Ciemat HVec van de Graaff 설치에서 1.8mev 전자로 수행됩니다. 전기 전도도는 현장에서 측정된다 방사선 전, 중 및 후에. 조사 전후의 결정 구조는 XRD 분석에 의해 파생형 X-Pert 회절 계를 사용하여 검사됩니다.
조사 중. 일시적인 효과.
조사 중 전기 전도성을 측정하는 것은 복잡한 작업이며, 이는 소음을 최소화하기 위해 특수 차폐가있는 25m 이상의 케이블이 필요한 가속기 실의 높은 방사선 수준으로 인해 거리에서 수행해야한다는 점 중 하나입니다. 그러나 방사선이 끝날 때 방사선에 의해 생성 된 효과 중 일부가 사라지고 퓨전 반응기에서 향후 작동 중에 정확히 어떤 일이 일어날 지 알아야하기 때문에 필수적입니다.
방사선-유도 전도도 (RIC)는 전하 운반체의 여기로 인해 전하 캐리어의 여기로 인해 전이 밴드의 절연 재료에서 고려되어야하는 주요 한계 중 하나입니다. 증가는 일부 재료에 대해 여러 차례의 순서를 달성 할 수 있지만 RIC는이 연구에서 조사 된 SIC 샘플에서 견딜 수있는 것으로 밝혀졌습니다.
조사 전후의 . 영구적 인 효과. XRD 분석.
전기 전도도는 방사선 전후 (23 mgy 총 용량) 전후에서 실온에서 550 ℃로 측정되었다. 전도도 값의 증가는 전체 범위에서 관찰 될수록 온도가 낮을수록 명백합니다. 조사 전 샘플에 대한 XRD 데이터는 육각상 상 (6H 및 4H 폴리 타입)의 존재와 함께 높은 결정도를 나타낸다. 전기 전도도의 변화는 확인 된 결정 구조 변형과 직접 관련 될 수있다. 전기 특성은 구조에 따라 달라지며, SIC 폴리 타입 (각각 6H, 4H 및 3C의 경우 3.2, 3.05 및 2.4 eV)에 따라 다양한 밴드 갭이있는 구조에 의존한다. 조사 후 3C 구조에 대한 감소 된 밴드 갭은 전기 전도도의 증가를 암시한다.
검사 된 샘플은 조사 후 전기 전도도의 증가 (20 ℃에서 약 90 % 증가)를 나타냈다. 또한, 육각형에서 입방 결정 구조로의 변환이 관찰되는데, 이는이 변형의 주된 이유 일 수 있습니다.
심각한 RIC는 발견되지 않았지만, 조사 전후의 전기 전도도는 FCI (~ 10 s/m)에 허용되는 최대 값보다 낮으며, 융합 풍경에 대해 더 많은 대표적인 복용량에서 더 긴 조사를 수행해야합니다. 더욱이, 관찰 된 위상 변환 및 다른 저자에 의해보고 된 비정질에주의를 기울여야한다. 이는 조밀 한 SIC 증착의 안정성 과이 애플리케이션이 필요하다는 것을 조립하는 FCI 모듈뿐만 아니라 구조적 응용에 대한이 재료의 적합성에도 영향을 미칠 것이다. 그러나 이러한 측정의 재현성을 확인하려면 추가 테스트가 필요합니다.
