Anvendelse af kulstofbaserede termiske feltmaterialer i siliciumcarbid krystalvækst

Ⅰ. Introduktion til SiC materialer:

1. Oversigt over materialeegenskaber:

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 ogGaNer opstået.

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. Fremstillingsmetode:

(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 frøopløsningsmetode (TSSG): Væksttemperaturen er omkring 2200 ℃. Fordelene er lav væksttemperatur, lav stress, få dislokationsfejl, P-type doping, 3Ckrystalvækst, og let diameterudvidelse. Metalinklusionsfejl eksisterer dog stadig, og den kontinuerlige tilførsel af Si/C-kilde er dårlig.

(3)Højtemperatur kemisk dampaflejring (HTCVD): Væksttemperaturen er omkring 1600 ~ 1900 ℃. Fordelene er kontinuerlig forsyning af råmaterialer, præcis kontrol af Si/C-forhold, høj renhed og bekvem doping. Ulemperne er høje omkostninger til gasformige råmaterialer, høje vanskeligheder ved teknisk behandling 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 højtemperaturisoleringsmaterialesystemer over 2000 ℃

2. Digelsystem:

Fungere: 

① Varmekomponenter; 

② Vækstbeholder

Krav: Resistivitet, termisk ledningsevne, termisk udvidelseskoefficient, renhed

3. TaC belægningkomponenter:

Funktion: Inhiberer korrosionen af ​​basisgrafit med Si og hæmmer C-indeslutninger

Krav: Belægningsdensitet, belægningstykkelse, renhed

4. Porøs grafitkomponenter:

Fungere: 

① Filter kulpartikelkomponenter; 

② Suppler kulstofkilde

Krav: Transmittans, termisk ledningsevne, renhed

Ⅲ. Termisk felt system løsning

Isoleringssystem:

Carbon/carbon komposit isolering indre cylinder har høj overfladedensitet, korrosionsbestandighed og god termisk stødmodstand. Det kan reducere korrosionen af ​​silicium lækket fra diglen til sideisoleringsmaterialet og derved sikre stabiliteten af ​​det termiske felt.

Funktionelle komponenter:

(1)Tantalcarbid belagtkomponenter

(2)Porøs grafitkomponenter

(3)Kulstof/kulstof komposittermiske feltkomponenter