Anvendelse af kulstofbaserede termiske feltmaterialer i siliciumcarbid krystalvækst

Ⅰ. Introduktion til SIC -materialer:

1. Oversigt over materialegenskaber:

Detredje generation af halvlederekaldes sammensat halvleder, og dens båndgab-bredde er omkring 3,2 eV, hvilket er tre gange båndgab-bredden af ​​siliciumbaserede halvledermaterialer (1,12 eV for siliciumbaserede halvledermaterialer), så det kaldes også bredbåndshalvleder. Siliciumbaserede halvlederenheder har fysiske grænser, som er svære at bryde igennem i nogle højtemperatur-, højtryks- og højfrekvente anvendelsesscenarier. Justering af enhedsstrukturen kan ikke længere opfylde behovene, og tredje generations halvledermaterialer repræsenteret af SiC ogBeggeer dukket op.

2. Anvendelse af SIC -enheder:

Baseret på dens særlige ydeevne vil SiC-enheder gradvist erstatte silicium-baserede inden for høj temperatur, højtryk og høj frekvens og spille en vigtig rolle i 5G-kommunikation, mikrobølgeradar, rumfart, nye energikøretøjer, jernbanetransport, smart gitter og andre felter.

3. Forberedelsesmetode:

(1)Fysisk damptransport (PVT): Væksttemperaturen er omkring 2100 ~ 2400 ℃. Fordelene er moden teknologi, lave produktionsomkostninger og kontinuerlig forbedring af krystalkvalitet og udbytte. Ulemperne er, at det er vanskeligt løbende at tilføre materialer, og det er svært at kontrollere andelen af ​​gasfasekomponenter. Det er i øjeblikket vanskeligt at opnå P-type krystaller.

(2)Top Seed Solution Method (TSSG): Vækstemperaturen er omkring 2200 ℃. Fordelene er lav væksttemperatur, lav stress, få dislokationsdefekter, p-type doping, 3ckrystalvækst, og let udvidelse af diameter. Imidlertid findes der stadig metalindeslutningsdefekter, og den kontinuerlige levering af SI/C -kilde er dårlig.

(3)Kemisk dampaflejring af høj temperatur (HTCVD): Vækstemperaturen er omkring 1600 ~ 1900 ℃. Fordelene er kontinuerlig levering af råvarer, præcis kontrol af Si/C -forholdet, høj renhed og praktisk doping. Ulemperne er høje omkostninger ved gasformige råvarer, høje vanskeligheder med ingeniørbehandling af termisk feltudstødning, høje defekter og lav teknisk modenhed.

Ⅱ. Funktionel klassificering aftermisk feltMaterialer

1. isoleringssystem:

Funktion: Konstruer den temperaturgradient, der kræves tilkrystalvækst

Krav: Termisk ledningsevne, elektrisk ledningsevne, renhed af høje temperaturisoleringsmaterialesystemer over 2000 ℃

2. Digelsystem:

Fungere: 

① Varmekomponenter; 

② Vækstbeholder

Krav: Resistivitet, termisk ledningsevne, termisk ekspansionskoefficient, renhed

3. TaC belægningKomponenter:

Funktion: Inhiberer korrosionen af ​​basisgrafit ved Si og hæmmer c -indeslutninger

Krav: Belægningstæthed, belægningstykkelse, renhed

4. Porøs grafitKomponenter:

Fungere: 

① Filter carbonpartikelkomponenter; 

② Tillæg kulstofkilde

Krav: Transmittans, termisk ledningsevne, renhed

Ⅲ. Termisk feltsystemløsning

Isoleringssystem:

Carbon/carbonkompositisolering indre cylinder har høj overfladetæthed, korrosionsbestandighed og god termisk stødmodstand. Det kan reducere korrosionen af ​​silicium lækket fra digelen til sideisoleringsmaterialet og derved sikre stabiliteten af ​​det termiske felt.

Funktionelle komponenter:

(1)Tantalcarbid belagtkomponenter

(2)Porøs grafitkomponenter

(3)Kulstof/kulstof komposittermiske feltkomponenter