TaC-beläggningsdegel för AlN-kristalltillväxt

Den tredje generationen av halvledarmaterial AlN tillhör den direkta bandgap-halvledaren, dess bandbredd på 6,2 eV, med hög värmeledningsförmåga, resistivitet, nedbrytningsfältstyrka, samt utmärkt kemisk och termisk stabilitet, är inte bara ett viktigt blått ljus, ultraviolett material , eller elektroniska enheter och integrerade kretsar, viktiga förpackningar, dielektrisk isolering och isoleringsmaterial, speciellt för högtemperaturenheter med hög effekt. Dessutom har AlN och GaN en bra termisk matchning och kemisk kompatibilitet, AlN som används som GaN epitaxiellt substrat, kan avsevärt minska defektdensiteten i GaN-enheter, förbättra enhetens prestanda.

För närvarande har världen förmågan att odla AlN-göt med en diameter på 2 tum, men det finns fortfarande många problem att lösa för tillväxten av större kristaller, och degelmaterialet är ett av problemen.

PVT-metoden för AlN-kristalltillväxt i en högtemperaturmiljö, AlN-förgasning, gasfastransport och omkristallisationsaktiviteter utförs i relativt slutna deglar, så hög temperaturbeständighet, korrosionsbeständighet och lång livslängd har blivit viktiga indikatorer på degelmaterial för AlN kristalltillväxt.

För närvarande tillgängliga degelmaterial är huvudsakligen eldfast metall W och TaC keramik. W-deglar har en kort degellivslängd på grund av sin långsamma reaktion med AlN och förkolningserosion i ugnar i C-atmosfär. För närvarande är de verkliga AlN kristalltillväxtdegelmaterialen huvudsakligen fokuserade på TaC-material, som är en binär förening med den högsta smältpunkten med utmärkta fysikaliska och kemiska egenskaper, såsom hög smältpunkt (3 880 ℃), hög Vickers hårdhet (＞9,4) GPa) och hög elasticitetsmodul; den har utmärkt värmeledningsförmåga, elektrisk ledningsförmåga och motståndskraft mot kemisk korrosion (endast löst i en blandad lösning av salpetersyra och fluorvätesyra). Appliceringen av TaC i degel har två former: en är själva TaC-degeln och den andra är som skyddande beläggning av grafitdegel.

TaC-degeln har fördelarna med hög kristallrenhet och liten kvalitetsförlust, men degeln är svår att forma och har höga kostnader. Den TaC-belagda grafitdegeln, som kombinerar enkel bearbetning av grafitmaterial och den låga kontamineringen av TaC-degeln, har gynnats av forskarna och har framgångsrikt använts för tillväxt av AlN-kristaller och SiC-kristaller. Genom att ytterligare optimera TaC-beläggningsprocessen och förbättra beläggningskvaliteten,TaC-belagd grafitdegelkommer att vara förstahandsvalet för AlN-kristalltillväxtdegel, vilket är av stort forskningsvärde för att minska kostnaden för AlN-kristalltillväxt.