Silikon karbür kristal büyümesinde karbon bazlı termal alan malzemelerinin uygulanması

Ⅰ. SIC Malzemelerine Giriş:

1. Malzeme özelliklerine genel bakış:

The üçüncü nesil yarı iletkenbileşik yarı iletken olarak adlandırılır ve bant aralığı genişliği yaklaşık 3,2eV'dir; bu, silikon bazlı yarı iletken malzemelerin bant aralığı genişliğinin üç katıdır (silikon bazlı yarı iletken malzemeler için 1,12eV), dolayısıyla geniş bant aralıklı yarı iletken olarak da adlandırılır. Silikon bazlı yarı iletken cihazlar, bazı yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve yüksek frekans uygulama senaryolarında aşılması zor olan fiziksel sınırlara sahiptir. Cihaz yapısının ayarlanması artık ihtiyaçları karşılayamıyor ve SiC ve tarafından temsil edilen üçüncü nesil yarı iletken malzemelerGaNortaya çıktı.

2. SiC cihazlarının uygulanması:

SiC cihazları, özel performansı nedeniyle yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve yüksek frekans alanında yavaş yavaş silikon bazlıların yerini alacak ve 5G iletişim, mikrodalga radar, havacılık, yeni enerji araçları, demiryolu taşımacılığı, akıllı uygulamalarda önemli bir rol oynayacak. ızgaralar ve diğer alanlar.

3. Hazırlık yöntemi:

(1)Fiziksel buhar taşıma (PVT): Büyüme sıcaklığı yaklaşık 2100~2400°C'dir. Avantajları olgun teknoloji, düşük üretim maliyeti ve kristal kalitesi ve veriminin sürekli iyileştirilmesidir. Dezavantajları ise sürekli olarak malzeme beslemenin zor olması ve gaz fazındaki bileşenlerin oranının kontrol edilmesinin zor olmasıdır. P tipi kristalleri elde etmek şu anda zordur.

(2)Üst tohum çözüm yöntemi (TSSG): Büyüme sıcaklığı yaklaşık 2200°C'dir. Avantajları, düşük büyüme sıcaklığı, düşük stres, az sayıda dislokasyon kusuru, P tipi katkılama, 3C'dir.kristal büyümesive kolay çap genişletme. Ancak metal içerme kusurları hala mevcuttur ve Si/C kaynağının sürekli temini zayıftır.

(3)Yüksek sıcaklıkta kimyasal buhar biriktirme (HTCVD): Büyüme sıcaklığı yaklaşık 1600~1900°C'dir. Avantajları sürekli hammadde temini, Si/C oranının hassas kontrolü, yüksek saflık ve uygun katkılamadır. Dezavantajları ise gaz halindeki hammaddelerin yüksek maliyeti, termal alan egzozunun mühendislik işlemlerindeki yüksek zorluk, yüksek kusurlar ve düşük teknik olgunluktur.

Ⅱ. Fonksiyonel sınıflandırmatermal alanmalzemeler

1. Yalıtım Sistemi:

İşlev: Gerekli sıcaklık gradyanını oluşturunkristal büyümesi

Gereksinimler: Termal iletkenlik, elektriksel iletkenlik, 2000'in üzerinde yüksek sıcaklık yalıtım malzemesi sistemlerinin saflığı ℃

2. Potasistem:

İşlev: 

① Isıtma bileşenleri; 

② Büyüme kabı

Gereksinimler: Direnç, Termal İletkenlik, Termal Genişleme Katsayısı, Saflık

3. TaC kaplamaBileşenler:

Fonksiyonu: Baz grafitin Si ile korozyonunu engeller ve C kalıntılarını engeller

Gereksinimler: Kaplama yoğunluğu, kaplama kalınlığı, saflık

4. Gözenekli grafitBileşenler:

İşlev: 

① Karbon partikül bileşenlerini filtre edin; 

② İlave karbon kaynağı

Gereksinimler: Geçirgenlik, termal iletkenlik, saflık

Ⅲ. Termal Alan Sistemi Çözümü

Yalıtım sistemi:

Karbon/karbon kompozit yalıtımlı iç silindir, yüksek yüzey yoğunluğuna, korozyon direncine ve iyi termal şok direncine sahiptir. Potadan yan yalıtım malzemesine sızan silikonun korozyonunu azaltabilir, böylece termal alanın stabilitesini sağlayabilir.

Fonksiyonel bileşenler:

(1)Tantal karbür kaplıbileşenler

(2)Gözenekli grafitbileşenler

(3)Karbon/karbon kompozittermal alan bileşenleri