碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍;用以制成的高级耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅(含SiC约85%)是极好的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量。此外,碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。
碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于世界上最硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能抗氧化。
碳化硅至少有70种结晶型态。α-碳化硅为最常见的一种同质异晶物,在高于2000 °C高温下形成,具有六角晶系结晶构造(似纤维锌矿)。β-碳化硅,立方晶系结构,与钻石 [13]相似,在低于2000 °C时生成。在异相催化剂载体的应用上,β-碳化硅因其比α-碳化硅具有更高的比表面积而备受关注。还有另一种碳化硅,μ-碳化硅,最为稳定,碰撞时能发出较为悦耳的声音。然而到目前为止,这两种型态的碳化硅还没有在商业上得到应用。
由于碳化硅的比重为3.1 g/cm3,而且升华温度相对较高(约2700 °C) [1],因此他非常适合做为轴承或高温炉的原料。在任何能达到的压力下,它都不会熔化,并且具有相当低的化学活性。由于碳化硅热导性高、崩溃电场强度高,以及拥有最高电流密度,有人尝试将其用作替代硅的材料,特别是在半导体高功率元件的应用中。此外,碳化硅与微波辐射有很强的耦合作用,并且由于其具有高升华点,使其可应用于加热金属。
纯碳化硅是无色的,但在工业生产中,由于含有铁等不纯物质的存在,其颜色通常呈棕色至黑色。晶体表面呈现出彩虹般的光泽是因为形成了一层二氧化硅的保护层。 [10]
SiC是一种半导体,通过掺杂改变 SiC 材料的能级结构,并进一步调控其性能,主要使用离子注入手段进行 Al、B、N等原子的掺杂。其中:Al等受主原子更容易取代SiC 晶格中的 Si的位置而形成深受主能级,从而得到P型半导体;而 N和P等施主原子更容易占据 C的晶格位置而形成浅施主能级, [11]从而得到N型半导体。值得注意的是,,SiC具有其他宽带隙半导体没有的宽掺杂范围(1X1014—1X1019 cm-3), [12]其能在该范围内轻松实现N型和P型掺杂,如使用 AI掺杂后4H-SiC单晶的电阻率低至 5 Ω·cm。