Struktur und Kristallisation von SiC

SiC ist eine kovalent gebundene Verbindung mit starker Bindung zwischen Si und C, hat eine Diamantstruktur und weist 75 Kristallformen auf. Die grundlegende Struktureinheit seines Gitters ist die kovalent gebundene [SiC4]- und [CSi4]-Tetraederkoordination, und diese Tetraeder sind zu ebenen Schichten mit gemeinsamen Kanten zusammengesetzt, und die Schichten Diese Tetraeder sind zu ebenen Schichten mit gemeinsamen Kanten zusammengesetzt, und einer der Scheitelpunkte in der Schicht ist mit dem nächsten gestapelten Tetraeder verbunden, so dass die vier Tetraeder an jeder Ecke verbunden sind, um die Tetrakoordination an jedem Punkt des gebildeten Skeletts zu erfüllen. Verschiedene kristalline Formen von SiC-Kristallen werden durch Stapeln der gleichen Si-C-Schichten, aber in unterschiedlicher Reihenfolge, gebildet. Die wichtigsten kristallinen Formen sind 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC und 15R-SiC. Die Symbole C, H und R stehen für kubische, hexagonale bzw. rhomboedrische hexaedrische Strukturen, und die Zahlen vor C, H und R geben die Anzahl der Schichten mit sich wiederholenden Zyklen entlang der c-Achse an. Die wichtigsten dieser Kristalltypen sind α-SiC und β-SiC: Ersteres ist eine hochtemperaturstabile Struktur, letzteres eine tieftemperaturstabile Struktur. Der Übergang von β-SiC zu α-SiC beginnt bei 2100°C und erfolgt schnell bei 2400°C. SiC hat keinen Schmelzpunkt und eine Zersetzungstemperatur von 2830°C bei 0,1 MPa Druck.
Bei Siliciumcarbid-Keramik besteht die Einheitszelle in der SiC-Kristallstruktur aus identischen Si-C-Tetraedern mit dem Si-Atom im Zentrum, das von C-Atomen umgeben ist. Alle Strukturen bestehen aus aufeinander gestapelten [SiC4]-Tetraedern, die sich nur darin unterscheiden, ob sie parallel oder antiparallel gebunden sind. Reines SiC ist farblos und transparent, aufgrund von Verunreinigungen im Allgemeinen schwarz, während grünes SiC erhalten werden kann, wenn das restliche C vor dem Sintern entfernt wird.