Syntetiserar kiselkarbidpulver med hög renhet

Hur uppnår SiC sin framträdande plats inom halvledarområdet? 

Det beror främst på dess exceptionellt breda bandgap-egenskaper, som sträcker sig från 2,3 till 3,3 eV, vilket gör det till ett idealiskt material för tillverkning av högfrekventa elektroniska enheter med hög effekt. Denna funktion kan liknas vid att bygga en bred motorväg för elektroniska signaler, säkerställa smidig passage för högfrekventa signaler och lägga en solid grund för effektivare och snabbare databehandling och överföring.

Dess breda bandgap, som sträcker sig från 2,3 till 3,3 eV, är en nyckelfaktor, vilket gör den idealisk för högfrekventa elektroniska enheter med hög effekt. Det är som om en stor motorväg har asfalterats för elektroniska signaler, så att de kan färdas obehindrat, vilket skapar en robust grund för ökad effektivitet och snabbhet vid datahantering och överföring.

Dess höga värmeledningsförmåga, som kan nå 3,6 till 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. Detta betyder att den snabbt kan avleda värme, och fungerar som en effektiv kylmotor för elektroniska enheter. Följaktligen presterar SiC exceptionellt bra i krävande applikationer för elektroniska enheter som kräver motståndskraft mot strålning och korrosion. Oavsett om man står inför utmaningen med kosmisk strålning vid utforskning av rymden eller hanterar korrosiv erosion i tuffa industriella miljöer, kan SiC fungera stabilt och förbli stabilt.

Dess höga bärarmättnadsrörlighet, från 1,9 till 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Denna funktion breddar ytterligare dess tillämpningspotential inom halvledardomänen, vilket effektivt förbättrar prestanda hos elektroniska enheter genom att säkerställa snabb och effektiv rörelse av elektroner inom enheterna, vilket ger starkt stöd för att uppnå mer kraftfulla funktioner.

Hur har historien om utvecklingen av SiC (kiselkarbid) kristallmaterial utvecklats? 

Att se tillbaka på utvecklingen av SiC-kristallmaterial är som att vända blad i en bok om vetenskapliga och tekniska framsteg. Redan 1892 uppfann Acheson en metod för att syntetiseraSiC-pulverfrån kiseldioxid och kol, vilket initierar studiet av SiC-material. Men renheten och storleken på de SiC-material som erhölls vid den tiden var begränsade, ungefär som ett spädbarn i lindade kläder, även om det hade oändlig potential, behövde det fortfarande kontinuerlig tillväxt och förfining.

Det var 1955 när Lely framgångsrikt odlade relativt rena SiC-kristaller genom sublimeringsteknik, vilket markerade en viktig milstolpe i SiC:s historia. De SiC-plattliknande materialen som erhölls från denna metod var dock små i storlek och hade stora prestandavariationer, ungefär som en grupp ojämna soldater, som hade svårt att bilda en stark stridsstyrka i avancerade applikationsfält.

Det var mellan 1978 och 1981 när Tairov och Tsvetkov byggde på Lelys metod genom att introducera frökristaller och noggrant utforma temperaturgradienter för att kontrollera materialtransporten. Detta innovativa drag, nu känt som den förbättrade Lely-metoden eller seed-assisted sublimation (PVT)-metoden, gav en ny gryning för tillväxten av SiC-kristaller, vilket avsevärt förbättrade kvaliteten och storlekskontrollen av SiC-kristaller, och lade en solid grund för utbredd tillämpning av SiC inom olika områden.

Vilka är kärnelementen i tillväxten av SiC-enkristaller? 

Kvaliteten på SiC-pulver spelar en avgörande roll i tillväxtprocessen för SiC-enkristaller. Vid användningβ-SiC-pulverför att odla SiC-enkristaller kan en fasövergång till α-SiC ske. Denna övergång påverkar Si/C molförhållandet i ångfasen, ungefär som en delikat kemisk balansering; en gång störd kan kristalltillväxten påverkas negativt, liknande instabiliteten hos en grund som leder till lutning av en hel byggnad.

De kommer huvudsakligen från SiC-pulvret, med ett nära linjärt samband mellan dem. Med andra ord, ju högre renhet pulvret har, desto bättre är kvaliteten på enkristallen. Därför blir framställning av högrent SiC-pulver nyckeln till att syntetisera högkvalitativa SiC-enkristaller. Detta kräver att vi strikt kontrollerar föroreningsinnehållet under pulversyntesprocessen, vilket säkerställer att varje "råmaterialmolekyl" uppfyller höga standarder för att ge den bästa grunden för kristalltillväxt.

Vilka är metoderna för att syntetiserahögrent SiC-pulver? 

För närvarande finns det tre huvudsakliga metoder för att syntetisera högrent SiC-pulver: metoder i ångfas, flytande fas och fastfas.

Den kontrollerar på ett smart sätt föroreningsinnehållet i gaskällan, inklusive CVD (Chemical Vapor Deposition) och plasmametoder. CVD använder "magin" med högtemperaturreaktioner för att erhålla ultrafint, högrent SiC-pulver. Till exempel, med användning av (CH₃)₂SiCl₂ som råmaterial, framställs nanokiselkarbidpulver med hög renhet och låg syrehalt framgångsrikt i en "ugn" vid temperaturer från 1100 till 1400℃, ungefär som att noggrant skulptera utsökta konstverk i den mikroskopiska världen. Plasmametoder, å andra sidan, förlitar sig på kraften hos högenergielektronkollisioner för att uppnå hög renhetssyntes av SiC-pulver. Med hjälp av mikrovågsplasma används tetrametylsilan (TMS) som reaktionsgas för att syntetisera SiC-pulver med hög renhet under "påverkan" av högenergielektroner. Även om ångfasmetoden kan uppnå hög renhet, gör dess höga kostnad och långsamma synteshastighet att den liknar en mycket skicklig hantverkare som laddar mycket och arbetar långsamt, vilket gör det svårt att möta kraven från storskalig produktion.

Sol-gel-metoden sticker ut i vätskefasmetoden, som kan syntetisera hög renhetSiC-pulver. Med hjälp av industriell kiselsol och vattenlösligt fenolharts som råmaterial, utförs en karbotermisk reduktionsreaktion vid höga temperaturer för att slutligen erhålla SiC-pulver. Vätskefasmetoden möter emellertid också frågorna om höga kostnader och en komplex syntesprocess, ungefär som en väg full av törnen, som, även om den kan nå målet, är full av utmaningar.

Genom dessa metoder fortsätter forskarna att sträva efter att förbättra renheten och utbytet av SiC-pulver, vilket främjar tillväxtteknologin för enkristaller av kiselkarbid till högre nivåer.

Semicorex erbjuderHhögrent SiC-pulverför halvledarprocesser. Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com