TaC potahovací kelímek pro růst krystalů AlN

Třetí generace polovodičových materiálů AlN patří k polovodičům s přímou mezerou v pásmu, jeho šířka pásma 6,2 eV, s vysokou tepelnou vodivostí, měrným odporem, průrazným polem a také vynikající chemickou a tepelnou stabilitou, je nejen důležitým modrým světlem, ultrafialovými materiály. nebo elektronická zařízení a integrované obvody, důležité obalové, dielektrické izolační a izolační materiály, zejména pro vysokoteplotní zařízení s vysokým výkonem. Kromě toho mají AlN a GaN dobrou tepelnou shodu a chemickou kompatibilitu, AlN použitý jako epitaxní substrát GaN může výrazně snížit hustotu defektů v zařízeních GaN a zlepšit výkon zařízení.

V současné době je svět schopen pěstovat AlN ingoty o průměru 2 palce, ale stále existuje mnoho problémů, které je třeba vyřešit pro růst krystalů větší velikosti, a materiál kelímku je jedním z problémů.

PVT metoda růstu krystalů AlN ve vysokoteplotním prostředí, zplyňování AlN, transport v plynné fázi a rekrystalizace se provádějí v relativně uzavřených kelímcích, takže odolnost vůči vysokým teplotám, odolnost proti korozi a dlouhá životnost se staly důležitými ukazateli materiálů kelímku pro Růst krystalů AlN.

V současnosti dostupnými materiály kelímku jsou především žáruvzdorné kovové W a TaC keramiky. Kelímky W mají krátkou životnost kelímku kvůli jejich pomalé reakci s AlN a karbonizační erozi v pecích s atmosférou C. V současnosti se skutečné materiály pro růst krystalů AlN zaměřují hlavně na materiály TaC, což je binární sloučenina s nejvyšším bodem tání s vynikajícími fyzikálními a chemickými vlastnostmi, jako je vysoký bod tání (3880 ℃), vysoká tvrdost podle Vickerse (＞9,4 GPa) a vysoký modul pružnosti; má vynikající tepelnou vodivost, elektrickou vodivost a odolnost proti chemické korozi (pouze rozpuštěný ve směsném roztoku kyseliny dusičné a kyseliny fluorovodíkové). Aplikace TaC v kelímku má dvě formy: jedna je samotný TaC kelímek a druhá jako ochranný povlak grafitového kelímku.

TaC kelímek má výhody vysoké krystalové čistoty a malé ztráty kvality, ale kelímek se obtížně tvaruje a má vysoké náklady. TaC-potažený grafitový kelímek, který kombinuje snadné zpracování grafitového materiálu a nízkou kontaminaci TaC kelímku, byl upřednostněn výzkumníky a byl úspěšně aplikován na růst AlN krystalů a SiC krystalů. Další optimalizací procesu povlakování TaC a zlepšením kvality povlakuTaC-potažený grafitový kelímekbude první volbou pro růstový kelímek krystalů AlN, který má velkou výzkumnou hodnotu pro snížení nákladů na růst krystalů AlN.