Syntetizující vysoce čistý prášek karbidu křemíku

Jak SiC dosáhne svého významu v oblasti polovodičů? 

Je to především díky svým výjimečným charakteristikám širokého pásma, v rozsahu od 2,3 do 3,3 eV, které z něj činí ideální materiál pro výrobu vysokofrekvenčních elektronických zařízení s vysokým výkonem. Tuto funkci lze přirovnat k výstavbě široké dálnice pro elektronické signály, která zajišťuje hladký průchod pro vysokofrekvenční signály a pokládá pevný základ pro efektivnější a rychlejší zpracování a přenos dat.

Jeho široká bandgap, v rozsahu od 2,3 do 3,3 eV, je klíčovým faktorem, takže je ideální pro vysokofrekvenční a vysoce výkonná elektronická zařízení. Je to, jako by rozlehlá dálnice byla vydlážděna pro elektronické signály, které jim umožnily cestovat bez překážek, čímž se vytvořil robustní základ pro vyšší efektivitu a rychlost při manipulaci a přenosu dat.

Jeho vysoká tepelná vodivost, která může dosáhnout 3,6 až 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. To znamená, že dokáže rychle odvádět teplo a funguje jako účinný chladicí „motor“ elektronických zařízení. V důsledku toho SiC funguje výjimečně dobře v náročných aplikacích elektronických zařízení, které vyžadují odolnost vůči záření a korozi. Bez ohledu na to, zda čelí výzvě záření kosmického záření při průzkumu vesmíru nebo se vypořádává s korozní erozí v drsných průmyslových prostředích, SiC může fungovat stabilně a zůstat stabilní.

Jeho vysoká mobilita při saturaci nosiče, v rozsahu od 1,9 do 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Tato funkce dále rozšiřuje svůj aplikační potenciál v oblasti polovodičů, účinně zvyšuje výkon elektronických zařízení tím, že zajišťuje rychlý a efektivní pohyb elektronů uvnitř zařízení, čímž poskytuje silnou podporu pro dosažení výkonnějších funkcí.

Jak se vyvíjela historie vývoje krystalických materiálů SiC (karbid křemíku)? 

Ohlédnutí za vývojem krystalických materiálů SiC je jako obracet stránky knihy vědeckého a technologického pokroku. Již v roce 1892 vynalezl Acheson metodu syntézySiC prášekz oxidu křemičitého a uhlíku, čímž bylo zahájeno studium materiálů SiC. Čistota a velikost SiC materiálů získaných v té době však byla omezená, podobně jako dítě v zavinovačkách, ačkoliv mělo nekonečný potenciál, stále potřebovalo neustálý růst a zdokonalování.

Bylo to v roce 1955, kdy společnost Lely úspěšně vypěstovala relativně čisté krystaly SiC pomocí sublimační technologie, což znamenalo důležitý milník v historii SiC. Materiály podobné SiC deskám získané touto metodou však byly malé velikosti a měly velké rozdíly ve výkonu, podobně jako skupina nerovných vojáků, pro které je obtížné vytvořit silnou bojovou sílu v oblastech špičkových aplikací.

Bylo to mezi lety 1978 a 1981, kdy Tairov a Tsvetkov stavěli na Lelyho metodě zavedením zárodečných krystalů a pečlivým navržením teplotních gradientů pro řízení transportu materiálu. Tento inovativní krok, nyní známý jako vylepšená metoda Lely nebo metoda seed-asistované sublimace (PVT), přinesl nový úsvit pro růst krystalů SiC, výrazně zlepšil kvalitu a kontrolu velikosti krystalů SiC a položil pevný základ pro široké použití SiC v různých oblastech.

Jaké jsou základní prvky při růstu monokrystalů SiC? 

Kvalita prášku SiC hraje zásadní roli v procesu růstu monokrystalů SiC. Při použitíβ-SiC prášekk růstu monokrystalů SiC může dojít k fázovému přechodu na a-SiC. Tento přechod ovlivňuje molární poměr Si/C v parní fázi, podobně jako jemné chemické vyvažování; jakmile je narušen, může být růst krystalu nepříznivě ovlivněn, podobně jako nestabilita základů vedoucí k naklonění celé budovy.

Pocházejí převážně z prášku SiC, přičemž mezi nimi existuje úzký lineární vztah. Jinými slovy, čím vyšší je čistota prášku, tím lepší je kvalita monokrystalu. Proto se příprava vysoce čistého prášku SiC stává klíčem k syntéze vysoce kvalitních monokrystalů SiC. To vyžaduje, abychom přísně kontrolovali obsah nečistot během procesu syntézy prášku, abychom zajistili, že každá „molekula suroviny“ splňuje vysoké standardy, aby poskytla nejlepší základ pro růst krystalů.

Jaké jsou metody syntézyvysoce čistý SiC prášek? 

V současné době existují tři hlavní přístupy k syntéze vysoce čistého prášku SiC: metody v parní fázi, kapalné fázi a pevné fázi.

Chytře řídí obsah nečistot ve zdroji plynu, včetně metod CVD (Chemical Vapour Deposition) a plazmových metod. CVD využívá „kouzlo“ vysokoteplotních reakcí k získání ultrajemného, ​​vysoce čistého SiC prášku. Například s použitím (CH3)2SiCl2 jako suroviny se vysoce čistý prášek nanokarbidu křemíku s nízkým obsahem kyslíku úspěšně připravuje v „peci“ při teplotách v rozmezí od 1100 do 1400 °C, podobně jako pečlivé vyřezávání nádherných uměleckých děl v mikroskopický svět. Plazmové metody na druhé straně spoléhají na sílu vysokoenergetických srážek elektronů k dosažení vysoce čisté syntézy prášku SiC. Pomocí mikrovlnného plazmatu se tetramethylsilan (TMS) používá jako reakční plyn k syntéze vysoce čistého prášku SiC pod „dopadem“ vysokoenergetických elektronů. Ačkoli metoda v parní fázi může dosáhnout vysoké čistoty, její vysoká cena a pomalá rychlost syntézy ji přibližují vysoce kvalifikovanému řemeslníkovi, který hodně nabíjí a pracuje pomalu, což ztěžuje splnění požadavků velkovýroby.

Metoda sol-gel vyniká v metodě kapalné fáze, která je schopna syntetizovat vysokou čistotuSiC prášek. Za použití průmyslového křemíkového solu a ve vodě rozpustné fenolové pryskyřice jako surovin se při vysokých teplotách provádí karbotermální redukční reakce, aby se nakonec získal prášek SiC. Metoda kapalné fáze však také čelí problémům s vysokými náklady a složitým procesem syntézy, podobně jako cesta plná trnů, která, i když může dosáhnout cíle, je plná výzev.

Prostřednictvím těchto metod výzkumníci nadále usilují o zlepšení čistoty a výtěžku SiC prášku, čímž podporují technologii růstu monokrystalů karbidu křemíku na vyšší úrovně.

Semicorex nabízíHvysoce čistý SiC prášekpro polovodičové procesy. Pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com