Aplikácia materiálov tepelného poľa na báze uhlíka pri raste kryštálov karbidu kremíka

Ⅰ. Úvod do materiálov SiC:

1. Prehľad materiálových vlastností:

Thepolovodič tretej generáciesa nazýva zlúčenina polovodičový a jeho šírka bandgap je asi 3,2V, čo je trikrát šírka bandgap šírky polovodičových materiálov na báze kremíka (1.12EV pre polovodičové materiály na báze kremíka), takže sa tiež nazýva široký bandgap semiconductor. Polovodičové zariadenia na báze kremíka majú fyzické limity, ktoré je ťažké prelomiť v niektorých vysokoteplotných, vysokotlakových a vysokofrekvenčných scenároch aplikácie. Úprava štruktúry zariadenia už nemôže uspokojiť potreby a polovodičové materiály tretej generácie predstavované SIC aGaNobjavili sa.

2. Aplikácia zariadení SIC:

Na základe svojho osobitného výkonu zariadenia SIC postupne nahradia kremíkový v oblasti vysokého teploty, vysokého tlaku a vysokej frekvencie a zohrávajú dôležitú úlohu v komunikácii 5G, mikrovlnného radaru, letectva, nových energetických vozidlách, železničnej dopravy, inteligentných mriežky a ďalšie polia.

3. Spôsob prípravy:

(1)Fyzikálny transport pár (PVT): Rastová teplota je okolo 2100 až 2400 ℃. Výhody sú zrelá technológia, nízke náklady na výrobu a neustále zlepšovanie kvality a výnosu kryštálov. Nevýhody spočívajú v tom, že je ťažké neustále dodávať materiály a je ťažké kontrolovať podiel komponentov plynnej fázy. V súčasnosti je ťažké získať kryštály typu p.

(2)Metóda roztoku najvyšších semien (TSSG): Teplota rastu je približne 2200 ℃. Výhody sú nízka rastová teplota, nízke napätie, málo dislokačných defektov, doping typu P, 3Crast kryštálova ľahké rozšírenie priemeru. Stále však existujú defekty kovových inklúzií a nepretržitá dodávka zdroja Si / C je slabá.

(3)Vysokoteplotné ukladanie chemickej pary (HTCVD): Rastová teplota je asi 1600 až 1900 ℃. Výhodou sú nepretržité dodávky surovín, presná kontrola pomeru SI/C, vysoká čistota a pohodlné doping. Nevýhody sú vysoké náklady na plynné suroviny, vysoké ťažkosti s inžinierskym spracovaním výfukového plynu tepelného poľa, vysokých defektov a nízkej technickej zrelosti.

Ⅱ. Funkčná klasifikáciatermálne polemateriál

1. Izolačný systém:

Funkcia: Vytvorte teplotný gradient potrebný prerast kryštálov

Požiadavky: tepelná vodivosť, elektrická vodivosť, čistota vysokoteplotných izolačných materiálových systémov nad 2000 ℃

2. Téglikovýsystém:

Funkcia: 

① komponenty zahrievania; 

② Rastový kontajner

Požiadavky: Odpor, tepelná vodivosť, koeficient tepelnej rozťažnosti, čistota

3. TaC povlakkomponenty:

Funkcia: Inhibuje koróziu základného grafitu Si a inhibuje C inklúzie

Požiadavky: Hustota povlaku, hrúbka povlaku, čistota

4. Porézny grafitkomponenty:

Funkcia: 

① Filtrujte komponenty uhlíkových častíc; 

② doplnok uhlíka

Požiadavky: priepustnosť, tepelná vodivosť, čistota

Ⅲ. Riešenie tepelného poľa

Izolačný systém:

Vnútorný valec s izoláciou uhlík/uhlík má vysokú povrchovú hustotu, odolnosť proti korózii a dobrú odolnosť proti tepelným šokom. Môže znížiť koróziu kremíka vytečeného z téglika na bočný izolačný materiál, čím sa zabezpečí stabilita tepelného poľa.

Funkčné komponenty:

(1)Potiahnutý karbidom tantalukomponentov

(2)Porézny grafitkomponentov

(3)Kompozit uhlíka/uhlíkakomponenty tepelného poľa