Yüksek ısıl iletkenliğe sahip silisyum nitrür üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Si3N4 seramikler, ısıl iletkenliğin önemli olduğu, elektrik gücünü dönüştürebilen ve etkin şekilde kontrol edebilen elektronik cihazlar, endüstriyel robotlar dahil çeşitli uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Elektronik devrelerde cihazın performansını, malzemelerin sahip olduğu mekanik ve ısıl özellikler belirlemektedir. Oluşan yüksek ısıl iç gerilmeler seramik altlıklarda çatlak oluşmasına neden olurlar. Bu nedenle hem yüksek mukavemet hem de yüksek ısıl iletkenlik ayrıca elektriksel yalıtkanlık bu altlıklar için gereklidir. Bu doktora tezinde, Al2O3 ve AlN gibi malzemelerin kullanıldığı, ısıl iletkenlik ve elektriksel yalıtkanlık özelliklerinin bir arada kullanımının önemli olduğu alanlarda alternatif olabileceği düşünülen, düşük maliyetli Si3N4 seramik üretim parametrelerinin belirlenmesi ve üretilen bu ürünlerin karakterizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. Si3N4 seramiklerin üretiminde yaygın kullanılan pahalı UBE Si3N4 tozuna alternatif, ekonomik Silzot ve Yantai tozları kullanılarak, toz türü, tane boyutu gibi başlangıç toz parametrelerinin, sinterleme tekniği, sinterleme sıcaklığı, süresi, basıncı, sinterleme sonrası ısıl işlem gibi proses parametrelerinin, Y2O3, Yb2O3 gibi sinterleme ilave türleri ve SiC gibi ısıl iletkenliği yüksek ikincil fazların, tane sınır fazlarının amorf veya kristalin olması gibi içyapıyı değiştiren parametrelerin, Si3N4 seramiklerinin ısıl özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda, en fazla SiC ilavesi ve sinterleme sıcaklığının yani yoğunluğun ve tane büyümesinin ısıl iletkenliği arttırdığı, kristalin fazların ise düşürdüğü tespit edilmiştir.