Aplicarea materialelor de câmp termic pe bază de carbon în creșterea cristalelor de carbură de siliciu

Ⅰ. Introducere în materiale SIC:

1. Prezentare generală a proprietăților materialului:

The semiconductor de a treia generațiese numește semiconductor compus, iar lățimea sa bandgap este de aproximativ 3,2 eV, care este de trei ori mai mare decât lățimea bandgap-ului materialelor semiconductoare pe bază de siliciu (1,12eV pentru materiale semiconductoare pe bază de siliciu), deci se mai numește și semiconductor bandgap larg. Dispozitivele semiconductoare pe bază de siliciu au limite fizice care sunt dificil de depășit în unele scenarii de aplicare la temperatură înaltă, presiune înaltă și frecvență înaltă. Ajustarea structurii dispozitivului nu mai poate satisface nevoile, iar materialele semiconductoare de a treia generație reprezentate de SiC șiAmbeleau apărut.

2. Aplicarea dispozitivelor SiC:

Pe baza performanței sale speciale, dispozitivele SiC vor înlocui treptat pe bază de siliciu în domeniul temperaturii înalte, presiunii înalte și frecvenței înalte și vor juca un rol important în comunicațiile 5G, radarul cu microunde, aerospațiale, vehiculele cu energie nouă, transportul feroviar, inteligent. grile și alte câmpuri.

3. Metoda de preparare:

(1)Transport fizic de vapori (PVT): Temperatura de creștere este de aproximativ 2100 ~ 2400 ℃. Avantajele sunt tehnologia matură, costurile scăzute de fabricație și îmbunătățirea continuă a calității și randamentului cristalului. Dezavantajele sunt că este dificil să furnizați continuu materiale și este dificil să controlați proporția componentelor din faza gazoasă. În prezent este dificil să obții cristale de tip P.

(2)Metoda soluției de semințe de top (TSSG): Temperatura de creștere este de aproximativ 2200℃. Avantajele sunt temperatura scăzută de creștere, stresul scăzut, puține defecte de dislocare, dopajul de tip P, 3Ccreșterea cristalelor, și expansiune ușoară a diametrului. Cu toate acestea, defecte de incluziune a metalului încă există, iar alimentarea continuă cu sursa de Si/C este slabă.

(3)Depunerea de vapori chimici la temperaturi ridicate (HTCVD): Temperatura de creștere este de aproximativ 1600 ~ 1900 ℃. Avantajele sunt furnizarea continuă de materii prime, controlul precis al raportului Si/C, puritate ridicată și dopaj convenabil. Dezavantajele sunt costul ridicat al materiilor prime gazoase, dificultăți mari în tratamentul ingineriei de evacuare a câmpului termic, defecte mari și maturitate tehnică scăzută.

Ⅱ. Clasificarea funcțională aCâmp termicmateriale

1. Sistem de izolare:

Funcție: Construiți gradientul de temperatură necesar pentrucreșterea cristalelor

Cerințe: conductivitate termică, conductivitate electrică, puritatea sistemelor de materiale de izolație la temperatură înaltă peste 2000 ℃

2. Creuzetsistem:

Funcţie: 

① Componente de încălzire; 

② Container de creștere

Cerințe: rezistivitate, conductivitate termică, coeficient de dilatare termică, puritate

3. Acoperire TACComponente:

Funcție: Inhibă coroziunea grafitului de bază de către Si și inhibă incluziunile C

Cerințe: densitate de acoperire, grosime de acoperire, puritate

4. Grafit porosComponente:

Funcţie: 

① Filtrează componente de particule de carbon; 

② Suplimentează sursa de carbon

Cerințe: transmitere, conductivitate termică, puritate

Ⅲ. Soluție de sistem de câmp termic

Sistem de izolare:

Izolația compozită de carbon/carbon cilindrul interior are o densitate mare de suprafață, rezistență la coroziune și o rezistență la șoc termică bună. Poate reduce coroziunea de siliciu scurs de la creuzet la materialul de izolare lateral, asigurând astfel stabilitatea câmpului termic.

Componente functionale:

(1)Acoperit de carbură de tantalumcomponente

(2)Grafit poroscomponente

(3)Compozit de carbon/carboncomponentele câmpului termic