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

Ⅰ. Úvod do materiálov SiC:

1. Prehľad vlastností materiálu:

Thepolovodič tretej generáciesa nazýva zložený polovodič a jeho šírka bandgap je asi 3,2 eV, čo je trojnásobok šírky bandgap polovodičových materiálov na báze kremíka (1,12 eV pre polovodičové materiály na báze kremíka), preto sa nazýva aj široký bandgap polovodič. Polovodičové zariadenia na báze kremíka majú fyzikálne limity, ktoré je ťažké prelomiť v niektorých scenároch vysokoteplotných, vysokotlakových a vysokofrekvenčných aplikácií. Úprava štruktúry zariadenia už nemôže vyhovovať potrebám a polovodičové materiály tretej generácie reprezentované SiC aGaNsa objavili.

2. Aplikácia zariadení SiC:

Zariadenia SiC na základe svojho špeciálneho výkonu postupne nahradia kremík v oblasti vysokých teplôt, vysokého tlaku a vysokej frekvencie a budú hrať dôležitú úlohu v 5G komunikácii, mikrovlnnom radare, letectve, nových energetických vozidlách, železničnej doprave, smart mriežky a ďalšie polia.

3. Spôsob prípravy:

(1)Fyzikálny transport pár (PVT): Teplota rastu je približne 2100 ~ 2400 ℃. Výhodou je vyspelá technológia, nízke výrobné náklady a neustále zlepšovanie kvality a výťažku kryštálu. Nevýhody spočívajú v tom, že je ťažké kontinuálne privádzať materiály a je ťažké kontrolovať podiel zložiek plynnej fázy. V súčasnosti je ťažké získať kryštály typu P.

(2)Metóda roztoku top 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 chemické vylučovanie z pár (HTCVD): Teplota rastu je približne 1600 ~ 1900 ℃. Výhodou je nepretržitá dodávka surovín, presná kontrola pomeru Si/C, vysoká čistota a pohodlný doping. Nevýhodou sú vysoké náklady na plynné suroviny, vysoká náročnosť technického spracovania výfukových plynov z tepelného poľa, veľké defekty a nízka technická vyspelosť.

Ⅱ. Funkčná klasifikáciatepelné polemateriálov

1. Izolačný systém:

Funkcia: Zostrojte požadovaný teplotný gradient prerast kryštálov

Požiadavky: Tepelná vodivosť, elektrická vodivosť, čistota systémov vysokoteplotných izolačných materiálov nad 2000 ℃

2. Tégliksystém:

Funkcia: 

① Vykurovacie komponenty; 

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 Doplňte zdroj uhlíka

Požiadavky: Priepustnosť, tepelná vodivosť, čistota

Ⅲ. Systémové 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 uhlík/uhlíkkomponenty tepelného poľa