Toepassing van op koolstof gebaseerde thermische veldmaterialen in siliciumcarbide kristalgroei

Ⅰ. Inleiding tot SiC-materialen:

1. Overzicht materiaaleigenschappen:

Dehalfgeleider van de derde generatiewordt samengestelde halfgeleider genoemd en de bandbreedte is ongeveer 3,2 eV, wat drie keer de bandbreedte is van op silicium gebaseerde halfgeleidermaterialen (1,12 eV voor op silicium gebaseerde halfgeleidermaterialen), dus het wordt ook wel een halfgeleider met een brede bandafstand genoemd. Op silicium gebaseerde halfgeleiderapparaten hebben fysieke grenzen die moeilijk te doorbreken zijn in sommige toepassingsscenario's met hoge temperaturen, hoge druk en hoge frequentie. Het aanpassen van de apparaatstructuur kan niet langer aan de behoeften voldoen, en halfgeleidermaterialen van de derde generatie vertegenwoordigd door SiC enBeidezijn ontstaan.

2. Toepassing van SIC -apparaten:

Op basis van zijn speciale prestaties zullen SIC-apparaten geleidelijk siliconen gebaseerd zijn op het gebied van hoge temperatuur, hoge druk en hoge frequentie en een belangrijke rol spelen in 5G-communicatie, magnetronradar, ruimtevaart, nieuwe energievoertuigen, spoorvervoer, slim roosters en andere velden.

3. Voorbereidingsmethode:

(1)Fysiek damptransport (PVT): De groeitemperatuur is ongeveer 2100 ~ 2400 ℃. De voordelen zijn volwassen technologie, lage productiekosten en voortdurende verbetering van de kristalkwaliteit en opbrengst. De nadelen zijn dat het moeilijk is om continu materialen aan te voeren en dat het moeilijk is om het aandeel gasfasecomponenten te controleren. Het is momenteel moeilijk om kristallen van het P-type te verkrijgen.

(2)Top Seed Solution -methode (TSSG): De groeitemperatuur bedraagt ​​ongeveer 2200℃. De voordelen zijn lage groeitemperatuur, lage stress, weinig dislocatiedefecten, P-type doping, 3Ckristalgroei, en gemakkelijke uitbreiding van diameter. Er bestaan ​​echter nog steeds met metaalopname -defecten en de continue toevoer van SI/C -bron is slecht.

(3)Chemische dampafzetting op hoge temperatuur (HTCVD): De groeitemperatuur is ongeveer 1600 ~ 1900 ℃. De voordelen zijn een continue aanvoer van grondstoffen, nauwkeurige controle van de Si/C-verhouding, hoge zuiverheid en gemakkelijke doping. De nadelen zijn de hoge kosten van gasvormige grondstoffen, de hoge moeilijkheidsgraad bij de technische behandeling van thermische velduitlaatgassen, hoge defecten en een lage technische volwassenheid.

Ⅱ. Functionele classificatie vanthermisch veldmaterialen

1. Isolatiesysteem:

Functie: Construeer de temperatuurgradiënt die nodig is voorkristalgroei

Vereisten: thermische geleidbaarheid, elektrische geleidbaarheid, zuiverheid van isolatiemateriaalsystemen op hoge temperatuur boven 2000 ℃

2. Smeltkroessysteem:

Functie: 

① Verwarmingscomponenten; 

② GROEP CONTAINER

Vereisten: weerstand, thermische geleidbaarheid, thermische uitzettingscoëfficiënt, zuiverheid

3. TaC-coatingcomponenten:

Functie: Remt de corrosie van basisgrafiet door Si en remt C-insluitsels

Vereisten: Coatingdichtheid, coatingdikte, zuiverheid

4. Poreus grafietcomponenten:

Functie: 

① Filter koolstofdeeltjescomponenten; 

② Supplement koolstofbron

Vereisten: transmissie, thermische geleidbaarheid, zuiverheid

Ⅲ. Thermisch veldsysteemoplossing

Isolatiesysteem:

De binnencilinder van koolstof/koolstofcomposietisolatie heeft een hoge oppervlaktedichtheid, corrosieweerstand en een goede thermische schokbestendigheid. Het kan de corrosie van silicium dat uit de smeltkroes naar het isolatiemateriaal aan de zijkant lekt, verminderen, waardoor de stabiliteit van het thermische veld wordt gewaarborgd.

Functionele componenten:

(1)Tantaalcarbide gecoatcomponenten

(2)Poreus grafietcomponenten

(3)Koolstof/koolstofcomposietThermische veldcomponenten