炭化ケイ素セラミック

SiCは、Si-C間の結合が強い共有結合化合物で、ダイヤモンド構造を持ち、75種類の結晶形がある。その格子の基本構造単位は共有結合した[SiC4]と[CSi4]の四面体配位であり、これらの四面体は共通の辺を持つ平面的な層に組み合わされ、層これらの四面体は共通の辺を持つ平面的な層に組み合わされ、層中の頂点の1つは次に積み重ねられた四面体に接続され、形成された骨格の任意の点で四配位を満たすように4つの四面体が各角で接続される。SiC結晶の様々な結晶形は、同じSi-C層を異なる順序で積層することによって形成される。主な結晶形は、3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC、15R-SiCである。記号C、H、Rはそれぞれ立方晶、六方晶、菱面体六面晶構造を表し、C、H、Rの前の数字はc軸に沿った繰り返しサイクルを持つ層の数を表す。これらの結晶型のうち最も重要なものは、α-SiCとβ-SiCである。前者は高温安定構造であり、後者は低温安定構造である。β-SiCからα-SiCへの転移は2100℃で始まり、2400℃で急速に起こる。SiCは融点を持たず、0.1MPaの圧力で2830℃の分解温度を持つ。
炭化ケイ素セラミックの場合、SiC結晶構造の単位胞は同一のSi-C四面体で構成され、Si原子が中心にあり、その周りをC原子が取り囲んでいる。すべての構造は[SiC4]四面体が積み重なったもので、平行に結合しているか反平行に結合しているかの違いだけである。純粋なSiCは無色透明で、一般に不純物のため黒色であるが、焼結前に残留Cを除去すると緑色のSiCが得られる。

SiCの構造と結晶化