Syntetiserer silisiumkarbidpulver med høy renhet

Hvordan oppnår SiC sin fremtredende plass i halvlederfeltet? 

Det er først og fremst på grunn av dets eksepsjonelle brede båndgap-egenskaper, som strekker seg fra 2,3 til 3,3 eV, som gjør det til et ideelt materiale for produksjon av høyfrekvente elektroniske enheter med høy effekt. Denne funksjonen kan sammenlignes med å bygge en bred motorvei for elektroniske signaler, sikre jevn passasje for høyfrekvente signaler og legge et solid grunnlag for mer effektiv og rask databehandling og overføring.

Dens brede båndgap, fra 2,3 til 3,3 eV, er en nøkkelfaktor, noe som gjør den ideell for høyfrekvente elektroniske enheter med høy effekt. Det er som om en enorm motorvei har blitt asfaltert for elektroniske signaler, slik at de kan reise uhindret, og dermed etablere et robust grunnlag for økt effektivitet og hastighet i datahåndtering og overføring.

Dens høye varmeledningsevne, som kan nå 3,6 til 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. Dette betyr at den raskt kan spre varme, og fungerer som en effektiv "kjølemotor" for elektroniske enheter. Følgelig presterer SiC eksepsjonelt godt i krevende elektroniske enheter som krever motstand mot stråling og korrosjon. Enten du står overfor utfordringen med kosmisk strålestråling i romutforskning eller håndterer korrosiv erosjon i tøffe industrielle miljøer, kan SiC fungere stabilt og forbli stødig.

Dens høye bærermetningsmobilitet, fra 1,9 til 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Denne funksjonen utvider applikasjonspotensialet ytterligere i halvlederdomenet, og forbedrer effektivt ytelsen til elektroniske enheter ved å sikre rask og effektiv bevegelse av elektroner inne i enhetene, og gir dermed sterk støtte for å oppnå kraftigere funksjoner.

Hvordan har historien til utviklingen av SiC (silisiumkarbid) krystallmateriale utviklet seg? 

Å se tilbake på utviklingen av SiC-krystallmaterialer er som å snu sidene i en bok om vitenskapelig og teknologisk fremgang. Allerede i 1892 oppfant Acheson en metode for syntetiseringSiC pulverfra silika og karbon, og initierte dermed studiet av SiC-materialer. Imidlertid var renheten og størrelsen på SiC-materialene som ble oppnådd på den tiden begrenset, omtrent som et spedbarn i svøp, selv om det hadde uendelig potensial, trengte det fortsatt kontinuerlig vekst og foredling.

Det var i 1955 da Lely med suksess dyrket relativt rene SiC-krystaller gjennom sublimeringsteknologi, og markerte en viktig milepæl i SiC-historien. Imidlertid var de SiC-platelignende materialene oppnådd fra denne metoden små i størrelse og hadde store ytelsesvariasjoner, omtrent som en gruppe ujevne soldater, som fant det vanskelig å danne en sterk kampstyrke i avanserte bruksområder.

Det var mellom 1978 og 1981 da Tairov og Tsvetkov bygde på Lelys metode ved å introdusere frøkrystaller og nøye utforme temperaturgradienter for å kontrollere materialtransport. Dette innovative trekket, nå kjent som den forbedrede Lely-metoden eller frøassistert sublimering (PVT)-metoden, brakte en ny daggry for veksten av SiC-krystaller, og forbedret kvaliteten og størrelseskontrollen til SiC-krystaller betydelig, og la et solid grunnlag for utbredt bruk av SiC på ulike felt.

Hva er kjerneelementene i veksten av SiC-enkeltkrystaller? 

Kvaliteten på SiC-pulver spiller en avgjørende rolle i vekstprosessen til SiC-enkeltkrystaller. Ved brukβ-SiC-pulverfor å dyrke SiC-enkeltkrystaller, kan det forekomme en faseovergang til α-SiC. Denne overgangen påvirker Si/C molforholdet i dampfasen, omtrent som en delikat kjemisk balansehandling; når den først er forstyrret, kan krystallveksten bli negativt påvirket, på samme måte som ustabiliteten til et fundament som fører til vipping av en hel bygning.

De kommer hovedsakelig fra SiC-pulveret, med et nært lineært forhold mellom dem. Med andre ord, jo høyere renhet pulveret har, desto bedre er kvaliteten på enkeltkrystallen. Derfor blir å tilberede SiC-pulver med høy renhet nøkkelen til å syntetisere høykvalitets SiC-enkeltkrystaller. Dette krever at vi strengt kontrollerer urenhetsinnholdet under pulversynteseprosessen, og sikrer at hvert "råmaterialemolekyl" oppfyller høye standarder for å gi det beste grunnlaget for krystallvekst.

Hva er metodene for å syntetisereSiC-pulver med høy renhet? 

For tiden er det tre hovedtilnærminger for å syntetisere høyrent SiC-pulver: dampfase, flytende fase og fastfasemetoder.

Den kontrollerer på en smart måte innholdet av urenheter i gasskilden, inkludert CVD (Chemical Vapor Deposition) og plasmametoder. CVD bruker "magien" ved høytemperaturreaksjoner for å oppnå ultrafint, høyrent SiC-pulver. For eksempel, ved å bruke (CH₃)₂SiCl₂ som råmateriale, fremstilles nano-silisiumkarbidpulver med høy renhet og lavt oksygen i en "ovn" ved temperaturer fra 1100 til 1400 ℃, omtrent som å omhyggelig skulpturere utsøkte kunstverk i den mikroskopiske verden. Plasmametoder, på den annen side, er avhengige av kraften til høyenergielektronkollisjoner for å oppnå høy renhetssyntese av SiC-pulver. Ved bruk av mikrobølgeplasma brukes tetrametylsilan (TMS) som reaksjonsgass for å syntetisere høyrent SiC-pulver under "påvirkningen" av høyenergielektroner. Selv om dampfasemetoden kan oppnå høy renhet, gjør dens høye pris og langsomme syntesehastighet den beslektet med en meget dyktig håndverker som lader mye og jobber sakte, noe som gjør det vanskelig å møte kravene til storskala produksjon.

Sol-gel-metoden skiller seg ut i væskefasemetoden, som er i stand til å syntetisere høy renhetSiC pulver. Ved å bruke industriell silisiumsol og vannløselig fenolharpiks som råmateriale, utføres en karbotermisk reduksjonsreaksjon ved høye temperaturer for til slutt å oppnå SiC-pulver. Imidlertid møter væskefasemetoden også problemene med høye kostnader og en kompleks synteseprosess, omtrent som en vei full av torner, som, selv om den kan nå målet, er full av utfordringer.

Gjennom disse metodene fortsetter forskerne å strebe etter å forbedre renheten og utbyttet av SiC-pulver, og fremmer vekstteknologien til enkeltkrystaller av silisiumkarbid til høyere nivåer.

Semicorex tilbyrHhøyrent SiC-pulverfor halvlederprosesser. Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakt telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com