Εφαρμογή υλικών θερμικού πεδίου με βάση τον άνθρακα στην ανάπτυξη κρυστάλλων καρβιδίου του πυριτίου

Ⅰ. Εισαγωγή στα υλικά SiC:

1. Επισκόπηση των ιδιοτήτων υλικού:

Οημιαγωγών τρίτης γενιάςονομάζεται σύνθετος ημιαγωγός και το πλάτος του bandgap είναι περίπου 3.2EV, το οποίο είναι τριπλάσιο του πλάτους της ζώνης των υλικών ημιαγωγών που βασίζονται σε πυρίτιο (1.12EV για υλικά ημιαγωγών που βασίζονται σε πυρίτιο). Οι συσκευές ημιαγωγών με βάση το πυρίτιο έχουν φυσικά όρια που είναι δύσκολο να σπάσουν σε ορισμένα σενάρια εφαρμογών υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης και υψηλής συχνότητας. Η προσαρμογή της δομής της συσκευής δεν μπορεί πλέον να ικανοποιεί τις ανάγκες και τα υλικά ημιαγωγών τρίτης γενιάς που αντιπροσωπεύονται από το SIC καιΚαι οι δύοέχουν προκύψει.

2. Εφαρμογή συσκευών SiC:

Με βάση την ειδική απόδοσή της, οι συσκευές SIC θα αντικαταστήσουν σταδιακά βασισμένα σε πυρίτιο στον τομέα της υψηλής θερμοκρασίας, της υψηλής πίεσης και της υψηλής συχνότητας και θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στις επικοινωνίες 5G, ραντάρ μικροκυμάτων, αεροδιαστημική, νέα ενεργειακά οχήματα, σιδηροδρομικές μεταφορές, έξυπνα Πλέγματα και άλλα πεδία.

3. Τρόπος παρασκευής:

(1)Φυσική μεταφορά ατμών (PVT): Η θερμοκρασία ανάπτυξης είναι περίπου 2100 ~ 2400 ℃. Τα πλεονεκτήματα είναι η ώριμη τεχνολογία, το χαμηλό κόστος κατασκευής και η συνεχής βελτίωση της ποιότητας και της απόδοσης των κρυστάλλων. Τα μειονεκτήματα είναι ότι είναι δύσκολο να προμηθεύονται συνεχώς υλικά και είναι δύσκολο να ελεγχθεί το ποσοστό των συστατικών φάσης αερίου. Αυτή τη στιγμή είναι δύσκολο να ληφθούν κρύσταλλοι τύπου ρ.

(2)Μέθοδος διαλύματος κορυφαίου σπόρου (TSSG): Η θερμοκρασία ανάπτυξης είναι περίπου 2200℃. Τα πλεονεκτήματα είναι χαμηλή θερμοκρασία ανάπτυξης, χαμηλή καταπόνηση, λίγα ελαττώματα εξάρθρωσης, ντόπινγκ τύπου P, 3Cανάπτυξη κρυστάλλωνκαι εύκολη διαστολή διαμέτρου. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ελαττώματα εγκλεισμού μετάλλων και η συνεχής παροχή πηγής Si/C είναι φτωχή.

(3)Υψηλή θερμοκρασία χημική εναπόθεση ατμών (HTCVD): Η θερμοκρασία ανάπτυξης είναι περίπου 1600 ~ 1900 ℃. Τα πλεονεκτήματα είναι η συνεχής παροχή πρώτων υλών, ο ακριβής έλεγχος της αναλογίας Si/C, η υψηλή καθαρότητα και το βολικό ντόπινγκ. Τα μειονεκτήματα είναι το υψηλό κόστος των αέριων πρώτων υλών, η υψηλή δυσκολία στη θεραπεία της εξάτμισης του θερμικού πεδίου, των υψηλών ελαττωμάτων και της χαμηλής τεχνικής ωριμότητας.

Ⅱ. Λειτουργική ταξινόμηση τουθερμικό πεδίουλικά

1. Σύστημα μόνωσης:

Λειτουργία: Κατασκευάστε την κλίση θερμοκρασίας που απαιτείται γιαανάπτυξη κρυστάλλων

Απαιτήσεις: Θερμική αγωγιμότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα, καθαρότητα συστημάτων υψηλής θερμοκρασίας μόνωσης πάνω από 2000 ℃

2. Χωνευτήριοσύστημα:

Λειτουργία: 

① Συστατικά θέρμανσης. 

② Δοχείο ανάπτυξης

Απαιτήσεις: Αντίσταση, θερμική αγωγιμότητα, συντελεστής θερμικής διαστολής, καθαρότητα

3. Επίστρωση TACεξαρτήματα:

Λειτουργία: Αναστέλλει τη διάβρωση του βασικού γραφίτη από Si και αναστέλλει τα εγκλείσματα C

Απαιτήσεις: Πυκνότητα επικάλυψης, πάχος επικάλυψης, καθαρότητα

4. Πορώδης γραφίτηςεξαρτήματα:

Λειτουργία: 

① Συστατικά σωματιδίων άνθρακα φίλτρου. 

② Συμπλήρωμα πηγής άνθρακα

Απαιτήσεις: Διαπερατότητα, θερμική αγωγιμότητα, καθαρότητα

Ⅲ. Λύση συστήματος θερμικού πεδίου

Σύστημα μόνωσης:

Ο εσωτερικός κύλινδρος μόνωσης άνθρακα/άνθρακα/άνθρακα έχει υψηλή επιφανειακή πυκνότητα, αντοχή στη διάβρωση και καλή αντοχή σε θερμικό σοκ. Μπορεί να μειώσει τη διάβρωση του πυριτίου που διαρρέει από το χωνευτήριο στο πλευρικό μόνωση, εξασφαλίζοντας έτσι τη σταθερότητα του θερμικού πεδίου.

Λειτουργικά εξαρτήματα:

(1)Επικαλυμμένο με καρβίδιο με το ταντάλιοεξαρτήματα

(2)Πορώδης γραφίτηςεξαρτήματα

(3)Σύνθετο άνθρακα/άνθρακαεξαρτήματα θερμικού πεδίου