陶瓷绝缘材料——氮化硅的绝缘性
引入:ZS-1091耐高温绝缘涂料:硅酸盐溶液作为成膜物质,加入片状纳米级云母、氧化铝、氮化硅(Si3N4/ SiNx)作为涂料填料。
氮化硅(Si3N4/ SiNx):
氮化硅是一种由硅和氮组成的共价键化合物,有α、β和γ三种晶型。α-Si3N4为颗粒结晶,β-Si3N4为针状结晶体,两者均属六方晶系。γ相需高温高压合成。
性能:莫氏硬度9~9.5,熔点1900℃(加压下)。热导率为10-30W/m·K,高温1000℃,导热率能到100-150W/m·K。线膨胀系数为2.8~3.2×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于氢氟酸。抗热震性和抗氧化性能好。电阻率在1015-1016Ω.cm,氮化硅粉体1011~1012Ω.cm。(常见的绝缘材料如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等,其电阻率在10^14~10^18Ω·cm之间)
氮化硅具备高击穿电场强度和低介电常数。因此,它常被用作高压绝缘材料和电子器件的绝缘层。它具有较宽的带隙(大约3-6电子伏特),并可通过掺杂来调节其导电性能,因此被视为一种重要的半导体材料。
氮化硅分为富硅氮化硅和富氮氮化硅,前者的带隙一般在2-3ev左右,而富氮氮化硅在4ev以上,纯氮化硅带隙是4.6ev。纯二氧化硅带隙在8ev以上
影响氮化硅带隙的因素(购买原料检测时需注意成分比例):
1.氮含量:氮含量越高,氮原子与硅原子形成键作用也就越强,导致价带和导带之间能量差距变小
2.氧含量:氧原子与硅原子形成键合作用,会影响氮原子与硅原子形成的键合作用,从而影响氮化硅带隙大小。
3.晶体结构:氮化硅的晶体结构对其带隙大小也有影响。通常,a-Si3N4的带隙比B-Si3N4大
4.制备方法:不同制备方法得到的氮化硅材料中,其晶体结构、氮合量、氧含量等都会有所不同,从而影响其带隙大小.
在化学中,介电常数是溶剂的一个重要性质,它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂,有较大隔开离子的能力,同时也具有较强的溶剂化能力。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。
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