Szén alapú termikus téranyagok alkalmazása szilícium-karbid kristálynövekedésben

Ⅰ. Bevezetés a SiC anyagokba:

1. Az anyagtulajdonságok áttekintése:

Aharmadik generációs félvezetőösszetett félvezetőnek nevezik, a sávszélessége pedig körülbelül 3,2 eV, ami háromszorosa a szilícium alapú félvezető anyagok sávszélességének (1,12 eV a szilícium alapú félvezető anyagoknál), ezért szélessávú félvezetőnek is nevezik. A szilícium alapú félvezető eszközöknek vannak fizikai korlátai, amelyeket nehéz áttörni egyes magas hőmérsékletű, nagynyomású és nagyfrekvenciás alkalmazási forgatókönyvekben. A készülék szerkezetének beállítása már nem tudja kielégíteni az igényeket, a harmadik generációs félvezető anyagok pedig a SiC ill.GaNmegjelentek.

2. SiC eszközök alkalmazása:

Speciális teljesítménye alapján a SiC eszközök fokozatosan váltják fel a szilícium alapúakat a magas hőmérséklet, nagy nyomás és nagy frekvencia területén, és fontos szerepet töltenek be az 5G kommunikációban, a mikrohullámú radarban, a repülésben, az új energetikai járművekben, a vasúti szállításban, az intelligens technológiában. rácsok és egyéb mezők.

3. Elkészítés módja:

(1)Fizikai gőzszállítás (PVT): A növekedési hőmérséklet körülbelül 2100-2400 ℃. Az előnyök a fejlett technológia, az alacsony gyártási költségek, valamint a kristályminőség és a hozam folyamatos javítása. Hátránya, hogy nehéz a folyamatos anyagellátás, nehéz szabályozni a gázfázisú komponensek arányát. Jelenleg nehéz P-típusú kristályokat beszerezni.

(2)Fejmagoldat módszer (TSSG): A növekedési hőmérséklet körülbelül 2200 ℃. Az előnyök az alacsony növekedési hőmérséklet, alacsony stressz, kevés diszlokációs hiba, P-típusú adalékolás, 3Ckristálynövekedés, és könnyen bővíthető az átmérő. A fémzárvány hibái azonban továbbra is fennállnak, és a Si/C forrás folyamatos ellátása gyenge.

(3)Magas hőmérsékletű kémiai gőzleválasztás (HTCVD): A növekedési hőmérséklet körülbelül 1600-1900 ℃. Az előnyök a folyamatos nyersanyagellátás, a Si/C arány pontos szabályozása, a nagy tisztaság és a kényelmes adalékolás. Hátránya a gáznemű nyersanyagok magas költsége, a termikus mező kipufogógázainak mérnöki kezelésének nehézségei, a nagy hibák és az alacsony műszaki érettség.

Ⅱ. Funkcionális osztályozásahőmezőanyagokat

1. Szigetelő rendszer:

Funkció: A szükséges hőmérsékleti gradiens létrehozásakristálynövekedés

Követelmények: 2000 ℃ feletti magas hőmérsékletű szigetelőanyag-rendszerek hővezető képessége, elektromos vezetőképessége, tisztasága

2. Olvasztótégelyrendszer:

Funkció: 

① Fűtőelemek; 

② Növekedési tartály

Követelmények: Ellenállás, hővezető képesség, hőtágulási együttható, tisztaság

3. TaC bevonatalkatrészek:

Funkció: Meggátolja az alapgrafit szilícium általi korrózióját és gátolja a C zárványok kialakulását

Követelmények: Bevonat sűrűsége, bevonat vastagsága, tisztasága

4. Porózus grafitalkatrészek:

Funkció: 

① Szűrő szénrészecskék; 

② Kiegészítő szénforrás

Követelmények: Átbocsátás, hővezető képesség, tisztaság

Ⅲ. Hőmező rendszer megoldás

Szigetelő rendszer:

A szén/szén kompozit szigetelő belső henger nagy felületi sűrűséggel, korrózióállósággal és jó hősokkállósággal rendelkezik. Csökkentheti a tégelyből az oldalsó szigetelőanyagra kiszivárgott szilícium korrózióját, ezzel biztosítva a hőtér stabilitását.

Funkcionális komponensek:

(1)Tantál-karbid bevonatúalkatrészek

(2)Porózus grafitalkatrészek

(3)Szén/szén kompozithőmező összetevői