Anvendelse av karbonbaserte termiske feltmaterialer i silisiumkarbidkrystallvekst

Ⅰ. Introduksjon til SiC-materialer:

1. Oversikt over materielle egenskaper:

Detredje generasjons halvlederkalles sammensatt halvleder, og dens bandgapbredde er omtrent 3,2EV, som er tre ganger bandgapbredden på silisiumbaserte halvledermaterialer (1.12EV for silisiumbaserte halvledermaterialer), så det kalles også bred båndgap halvleder. Silisiumbaserte halvlederinnretninger har fysiske grenser som er vanskelige å bryte gjennom i noen høye temperaturer, høytrykks- og høyfrekvente applikasjonsscenarier. Justere enhetsstrukturen kan ikke lenger oppfylle behovene, og tredje generasjons halvledermaterialer representert av SIC ogBådehar dukket opp.

2. Bruk av SiC-enheter:

Basert på sin spesielle ytelse, vil SiC-enheter gradvis erstatte silisiumbasert innen høy temperatur, høytrykk og høy frekvens, og spille en viktig rolle i 5G-kommunikasjon, mikrobølgeradar, romfart, nye energikjøretøyer, jernbanetransport, smart rutenett og andre felt.

3. Forberedelsesmetode:

(1)Fysisk damptransport (PVT): Veksttemperaturen er omtrent 2100 ~ 2400 ℃. Fordelene er moden teknologi, lave produksjonskostnader og kontinuerlig forbedring av krystallkvalitet og utbytte. Ulempene er at det er vanskelig å kontinuerlig tilføre materialer, og det er vanskelig å kontrollere andelen av gassfasekomponenter. Det er for tiden vanskelig å få tak i krystaller av P-type.

(2)Toppfrøløsningsmetode (TSSG): Veksttemperaturen er omtrent 2200 ℃. Fordelene er lav veksttemperatur, lav belastning, få dislokasjonsdefekter, doping av p-type, 3ckrystallvekst, og enkel diameterutvidelse. Imidlertid eksisterer metallinkluderingsdefekter fortsatt, og den kontinuerlige tilførselen av Si/C-kilde er dårlig.

(3)Kjemisk dampavsetning ved høy temperatur (HTCVD): Veksttemperaturen er omtrent 1600 ~ 1900 ℃. Fordelene er kontinuerlig tilførsel av råvarer, presis kontroll av Si/C-forhold, høy renhet og praktisk doping. Ulempene er høye kostnader for gassformige råvarer, høye vanskeligheter med teknisk behandling av termisk felteksos, høye defekter og lav teknisk modenhet.

Ⅱ. Funksjonell klassifisering avTermisk feltmaterialer

1. Isolasjonssystem:

Funksjon: Konstruer temperaturgradienten som kreves forkrystallvekst

Krav: Termisk ledningsevne, elektrisk ledningsevne, renhet av høytemperaturisolasjonsmaterialesystemer over 2000 ℃

2. Digelsystem:

Funksjon: 

① Oppvarmingskomponenter; 

② Vekstbeholder

Krav: Resistivitet, termisk ledningsevne, termisk ekspansjonskoeffisient, renhet

3. TaC beleggkomponenter:

Funksjon: Hemmer korrosjonen av basegrafitt ved SI og hemmer C -inneslutninger

Krav: Beleggstetthet, beleggtykkelse, renhet

4. Porøs grafittkomponenter:

Funksjon: 

① Filtrer karbonpartikkelkomponenter; 

② Tillegg karbonkilde

Krav: Transmittans, termisk ledningsevne, renhet

Ⅲ. Termisk feltsystemløsning

Isolasjonssystem:

Karbon/karbonkomposittisolasjon Innersylinder har høy overflatetetthet, korrosjonsmotstand og god termisk sjokkmotstand. Det kan redusere korrosjonen av silisium lekket fra digelen til sideisolasjonsmaterialet, og dermed sikre stabiliteten til det termiske feltet.

Funksjonelle komponenter:

(1)Tantal karbidbelagtkomponenter

(2)Porøs grafittkomponenter

(3)Karbon/karbon komposittTermiske feltkomponenter