Uporaba materialov toplotnega polja na osnovi ogljika v rasti kristala iz silicijevega karbida

Ⅰ. Uvod v materiale SiC:

1. Pregled lastnosti materiala:

Thepolprevodnik tretje generacijese imenuje sestavljeni polprevodnik, njegova pasovna širina pa je približno 3,2 eV, kar je trikrat večja od pasovne širine polprevodniških materialov na osnovi silicija (1,12 eV za polprevodniške materiale na osnovi silicija), zato se imenuje tudi polprevodnik s širokim pasovnim presledkom. Polprevodniške naprave na osnovi silicija imajo fizične omejitve, ki jih je težko prebiti v nekaterih scenarijih uporabe pri visokih temperaturah, visokem tlaku in visokih frekvencah. Prilagoditev strukture naprave ne more več zadostiti potrebam in polprevodniški materiali tretje generacije, ki jih predstavljata SiC inObaso se pojavili.

2. Uporaba naprav SiC:

Na podlagi posebnih zmogljivosti bodo naprave SIC postopoma nadomestile silicij na področju visoke temperature, visokega tlaka in visoke frekvence ter igrale pomembno vlogo pri komunikacijah 5G, mikrovalovnem radarju, vesolju, novih energetskih vozilih, železniških prometu, pametnem prevozu, pametnih omrežja in druga polja.

3. Način priprave:

(1)Fizični transport hlapov (PVT): Temperatura rasti je približno 2100 ~ 2400 ℃. Prednosti so zrela tehnologija, nizki proizvodni stroški in nenehno izboljševanje kakovosti in donosa kristalov. Slabosti so, da je težko neprekinjeno dovajati materiale in težko kontrolirati delež komponent plinske faze. Trenutno je težko dobiti kristale tipa P.

(2)Metoda raztopine z zgornjim semenom (TSSG): Temperatura rasti je približno 2200 ℃. Prednosti so nizka temperatura rasti, nizka stres, malo napak pri dislokaciji, doping tipa P, 3crast kristalovin enostavno razširitev premera. Vendar napake kovinskih vključkov še vedno obstajajo in stalna oskrba z virom Si/C je slaba.

(3)Visokotemperaturno kemično naparjevanje (HTCVD): Temperatura rasti je približno 1600 ~ 1900 ℃. Prednosti so neprekinjena oskrba surovin, natančen nadzor razmerja Si/C, visoka čistost in priročno doping. Slabosti so visoki stroški plinastih surovin, velike težave pri inženirskem obdelavi izpušnih plinov, visokih napak in nizke tehnične zrelosti.

Ⅱ. Funkcionalna klasifikacijatermično poljematerialov

1. izolacijski sistem:

Funkcija: Konstruirajte temperaturni gradient, potreben zarast kristalov

Zahteve: Toplotna prevodnost, električna prevodnost, čistost sistemov visokotemperaturnih izolacijskih materialov nad 2000 ℃

2. Lončeksistem:

Delovanje: 

① Ogrevalne komponente; 

② Zabojnik za rast

Zahteve: upornost, toplotna prevodnost, koeficient toplotne razteznosti, čistost

3. TaC prevlekakomponente:

Funkcija: Zaviranje korozije osnovnega grafita s SI in zaviranjem C vključkov

Zahteve: gostota prevleke, debelina premaza, čistost

4. Porozni grafitkomponente:

Delovanje: 

① Komponente ogljikovih delcev filtra; 

② Dopolnite vir ogljika

Zahteve: prepustnost, toplotna prevodnost, čistost

Ⅲ. Sistemska rešitev toplotnega polja

Izolacijski sistem:

Notranji izolacijski valj iz ogljika/ogljika ima visoko površinsko gostoto, odpornost proti koroziji in dobro odpornost na toplotne udarce. Zmanjša lahko korozijo silicija, ki je iztekel iz lončka na stranski izolacijski material, s čimer zagotovi stabilnost toplotnega polja.

Funkcionalne komponente:

(1)Prevlečen s tantalovim karbidomkomponente

(2)Porozni grafitkomponente

(3)Karbon/karbonski kompozitkomponente toplotnega polja