siliciumcarbid

Siliciumcarbid (SiC) ist eine chemische Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff. Es gehört zu den härtesten, hitzebeständigsten und chemisch stabilsten Festkörpern. SiC existiert in mehreren Kristallpolytypen, darunter kubisches 3C-SiC und hexagonales 4H- und 6H-SiC; die Polytypen unterscheiden sich in der Stapelung der Silizium- und Kohlenstofflagen und damit in ihren elektronischen Eigenschaften. Natürliche Vorkommen von SiC sind selten; das Mineral Moissanit ist eine natürliche Form von Siliciumcarbid.

Industriell wird SiC vorwiegend im Acheson-Verfahren hergestellt, bei dem Siliziumdioxid und Kohlenstoff in einem elektrischen Ofen bei hohen Temperaturen zu SiC reagieren. Für hochreine Einkristalle bzw. Substrate kommen auch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und andere Rein- und Wachstumsverfahren zum Einsatz. SiC weist eine Härte von ca. 9 auf der Mohs-Skala, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Durchbruchfestigkeit auf; das Bandabstand variiert je nach Polytyp grob zwischen 2,3 und 3,3 eV. Typischerweise liefert Stickstoff n-Typ und Bor p-Typ.

Anwendungen: Aufgrund seiner Härte, Temperaturbeständigkeit und chemischen Stabilität wird SiC als Schleifmittel, in Refraktärmaterialien und als Beschichtung verwendet. In der Elektronik dienen SiC-Wafer als Substrate für Hochleistungs-Halbleiter wie MOSFETs und Dioden, die bei höheren Temperaturen und Spannungen arbeiten. SiC kommt auch in LED- und UV-Optoelektronik sowie als Verstärkungsfasern in Verbundwerkstoffen zum Einsatz.

Geschichte und Sicherheit: SiC wurde 1891 von Edward G. Acheson synthetisiert; Moissanit bezeichnet das natürliche Mineral. Der Staub von SiC kann reizend wirken; bei Bearbeitung sind Schutzmaßnahmen zu empfehlen.