Syntetiserer siliciumcarbidpulver med høj renhed

Hvordan opnår SiC sin fremtræden på halvlederområdet? 

Det er primært på grund af dets usædvanlige brede båndgab-egenskaber, der spænder fra 2,3 til 3,3 eV, hvilket gør det til et ideelt materiale til fremstilling af højfrekvente elektroniske enheder med høj effekt. Denne funktion kan sammenlignes med at konstruere en bred motorvej til elektroniske signaler, der sikrer jævn passage for højfrekvente signaler og lægger et solidt fundament for mere effektiv og hurtig databehandling og transmission.

Dens brede båndgab, der spænder fra 2,3 til 3,3 eV, er en nøglefaktor, hvilket gør den ideel til højfrekvente elektroniske enheder med høj effekt. Det er, som om en stor motorvej er blevet asfalteret for elektroniske signaler, der gør det muligt for dem at rejse uhindret, og dermed etablere et robust grundlag for øget effektivitet og hastighed i datahåndtering og -overførsel.

Dens høje varmeledningsevne, som kan nå op på 3,6 til 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. Det betyder, at den hurtigt kan sprede varme og fungerer som en effektiv køle-"motor" til elektroniske enheder. Som følge heraf klarer SiC sig usædvanligt godt i krævende anvendelser af elektronisk udstyr, der kræver modstand mod stråling og korrosion. Uanset om man står over for udfordringen med kosmisk strålestråling i udforskning af rummet eller håndterer korrosiv erosion i barske industrielle miljøer, kan SiC fungere stabilt og forblive stabilt.

Dens høje bærermætningsmobilitet, der spænder fra 1,9 til 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Denne funktion udvider yderligere dets anvendelsespotentiale i halvlederdomænet, hvilket effektivt forbedrer ydeevnen af ​​elektroniske enheder ved at sikre hurtig og effektiv bevægelse af elektroner i enhederne, hvilket giver stærk støtte til at opnå mere kraftfulde funktionaliteter.

Hvordan har historien om SiC (siliciumcarbid) krystalmateriale udviklet sig? 

At se tilbage på udviklingen af ​​SiC-krystalmaterialer er som at vende siderne i en bog om videnskabelige og teknologiske fremskridt. Allerede i 1892 opfandt Acheson en metode til at syntetisereSiC pulverfra silica og kulstof, hvorved undersøgelsen af ​​SiC-materialer igangsættes. Imidlertid var renheden og størrelsen af ​​de SiC-materialer, der blev opnået på det tidspunkt, begrænset, ligesom et spædbarn i svøbte tøj, selvom det havde et uendeligt potentiale, havde stadig behov for kontinuerlig vækst og forfining.

Det var i 1955, da Lely med succes dyrkede relativt rene SiC-krystaller gennem sublimeringsteknologi, hvilket markerede en vigtig milepæl i SiC's historie. Imidlertid var de SiC-pladelignende materialer opnået ved denne metode små i størrelse og havde store præstationsvariationer, meget ligesom en gruppe ujævne soldater, der havde svært ved at danne en stærk kampstyrke i avancerede anvendelsesområder.

Det var mellem 1978 og 1981, da Tairov og Tsvetkov byggede videre på Lelys metode ved at introducere frøkrystaller og omhyggeligt designe temperaturgradienter for at kontrollere materialetransport. Dette innovative træk, nu kendt som den forbedrede Lely-metode eller frø-assisteret sublimering (PVT) metode, bragte en ny daggry for væksten af ​​SiC-krystaller, hvilket markant forbedrede kvaliteten og størrelseskontrollen af ​​SiC-krystaller og lagde et solidt grundlag for udbredt anvendelse af SiC på forskellige områder.

Hvad er kerneelementerne i væksten af ​​SiC-enkeltkrystaller? 

Kvaliteten af ​​SiC-pulver spiller en afgørende rolle i vækstprocessen af ​​SiC-enkeltkrystaller. Ved brugβ-SiC pulverfor at dyrke SiC-enkeltkrystaller, kan der forekomme en faseovergang til α-SiC. Denne overgang påvirker Si/C-molforholdet i dampfasen, ligesom en delikat kemisk balancegang; når den først er afbrudt, kan krystalvæksten blive negativt påvirket, svarende til ustabiliteten af ​​et fundament, der fører til hældning af en hel bygning.

De kommer hovedsageligt fra SiC-pulveret, med et tæt lineært forhold mellem dem. Med andre ord, jo højere renhed pulveret er, jo bedre er kvaliteten af ​​enkeltkrystallen. Derfor bliver fremstilling af højrent SiC-pulver nøglen til at syntetisere højkvalitets SiC-enkeltkrystaller. Dette kræver, at vi nøje kontrollerer urenhedsindholdet under pulversynteseprocessen, hvilket sikrer, at hvert "råmaterialemolekyle" opfylder høje standarder for at give det bedste grundlag for krystalvækst.

Hvad er metoderne til at syntetiserehøjrent SiC-pulver? 

I øjeblikket er der tre hovedtilgange til at syntetisere højrent SiC-pulver: dampfase, flydende fase og fastfasemetoder.

Den kontrollerer smart indholdet af urenheder i gaskilden, herunder CVD (Chemical Vapor Deposition) og plasmametoder. CVD udnytter "magien" ved højtemperaturreaktioner til at opnå ultrafint, højrent SiC-pulver. For eksempel, ved at bruge (CH₃)₂SiCl₂ som råmateriale, fremstilles nano-siliciumcarbidpulver med høj renhed og lavt iltindhold med succes i en "ovn" ved temperaturer fra 1100 til 1400 ℃, ligesom at omhyggeligt skulpturere udsøgte kunstværker i den mikroskopiske verden. Plasmametoder er på den anden side afhængige af kraften i højenergielektronkollisioner for at opnå høj renhedssyntese af SiC-pulver. Ved hjælp af mikrobølgeplasma bruges tetramethylsilan (TMS) som reaktionsgas til at syntetisere højrent SiC-pulver under "påvirkningen" af højenergielektroner. Selvom dampfasemetoden kan opnå høj renhed, gør dens høje omkostninger og langsomme syntesehastighed den beslægtet med en højtuddannet håndværker, der opkræver meget og arbejder langsomt, hvilket gør det vanskeligt at opfylde kravene til storproduktion.

Sol-gel-metoden skiller sig ud i væskefasemetoden, der er i stand til at syntetisere høj renhedSiC pulver. Ved at bruge industriel siliciumsol og vandopløselig phenolharpiks som råmateriale udføres en carbotermisk reduktionsreaktion ved høje temperaturer for i sidste ende at opnå SiC-pulver. Væskefasemetoden står dog også over for problemerne med høje omkostninger og en kompleks synteseproces, ligesom en vej fuld af torne, der, selvom den kan nå målet, er fuld af udfordringer.

Gennem disse metoder fortsætter forskerne med at stræbe efter at forbedre renheden og udbyttet af SiC-pulver, hvilket fremmer vækstteknologien af ​​siliciumcarbid-enkeltkrystaller til højere niveauer.

Semicorex tilbyderHhøjrent SiC-pulvertil halvlederprocesser. Hvis du har spørgsmål eller brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt telefon # +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com