Application ng carbon-based na thermal field na materyales sa silicon carbide crystal growth

Ⅰ. Panimula sa mga materyales ng SiC:

1. Pangkalahatang-ideya ng mga katangian ng materyal:

Angikatlong henerasyong semiconductoray tinatawag na compound semiconductor, at ang lapad ng bandgap nito ay humigit-kumulang 3.2eV, na tatlong beses ang lapad ng bandgap ng mga materyales na semiconductor na nakabatay sa silicon (1.12eV para sa mga materyales na semiconductor na nakabatay sa silicon), kaya tinatawag din itong wide bandgap semiconductor. Ang mga aparatong semiconductor na nakabatay sa silikon ay may mga pisikal na limitasyon na mahirap lampasan sa ilang mga sitwasyon ng aplikasyon na may mataas na temperatura, mataas na presyon, at mataas na dalas. Ang pagsasaayos ng istraktura ng aparato ay hindi na matugunan ang mga pangangailangan, at ang mga materyal na semiconductor ng ikatlong henerasyon na kinakatawan ng SiC atGaNay lumitaw.

2. Paglalapat ng mga SiC device:

Batay sa espesyal na pagganap nito, unti-unting papalitan ng mga SiC device ang nakabatay sa silicon sa larangan ng mataas na temperatura, mataas na presyon, at mataas na frequency, at may mahalagang papel sa mga komunikasyon sa 5G, microwave radar, aerospace, mga bagong sasakyang pang-enerhiya, transportasyon ng tren, matalino grids, at iba pang mga field.

3. Paraan ng paghahanda:

(1)Pisikal na vapor transport (PVT): Ang temperatura ng paglago ay tungkol sa 2100~2400 ℃. Ang mga bentahe ay mature na teknolohiya, mababang gastos sa pagmamanupaktura, at patuloy na pagpapabuti ng kalidad at ani ng kristal. Ang mga disadvantages ay mahirap na patuloy na magbigay ng mga materyales, at mahirap kontrolin ang proporsyon ng mga bahagi ng gas phase. Sa kasalukuyan ay mahirap makakuha ng mga P-type na kristal.

(2)Paraan ng top seed solution (TSSG): Ang temperatura ng paglago ay tungkol sa 2200 ℃. Ang mga bentahe ay mababa ang temperatura ng paglago, mababang stress, kaunting dislokasyon na depekto, P-type doping, 3Cpaglaki ng kristal, at madaling pagpapalawak ng diameter. Gayunpaman, umiiral pa rin ang mga depekto sa pagsasama ng metal, at ang tuluy-tuloy na supply ng pinagmulan ng Si/C ay mahirap.

(3)High temperature chemical vapor deposition (HTCVD): Ang temperatura ng paglago ay tungkol sa 1600~1900 ℃. Ang mga bentahe ay patuloy na supply ng mga hilaw na materyales, tumpak na kontrol ng Si/C ratio, mataas na kadalisayan, at maginhawang doping. Ang mga disadvantages ay mataas na halaga ng mga gaseous na hilaw na materyales, mataas na kahirapan sa engineering treatment ng thermal field exhaust, mataas na depekto, at mababang teknikal na kapanahunan.

Ⅱ. Functional na pag-uuri ngthermal fieldmateryales

1. Sistema ng pagkakabukod:

Function: Buuin ang gradient ng temperatura na kinakailangan para sapaglaki ng kristal

Mga Kinakailangan: Thermal conductivity, electrical conductivity, kadalisayan ng high-temperature insulation material system na higit sa 2000℃

2. Cruciblesistema:

Function: 

① Mga bahagi ng pag-init; 

② Lalagyan ng paglaki

Mga Kinakailangan: Resistivity, thermal conductivity, thermal expansion coefficient, kadalisayan

3. TaC coatingmga bahagi:

Function: Pigilan ang corrosion ng base graphite ng Si at pigilan ang C inclusions

Mga Kinakailangan: Densidad ng patong, kapal ng patong, kadalisayan

4. Buhaghag na grapaytmga bahagi:

Function: 

① Salain ang mga bahagi ng butil ng carbon; 

② Dagdagan ang pinagmumulan ng carbon

Mga Kinakailangan: Transmittance, thermal conductivity, kadalisayan

Ⅲ. Solusyon sa sistema ng thermal field

Sistema ng pagkakabukod:

Carbon/carbon composite insulation inner cylinder ay may mataas na surface density, corrosion resistance, at magandang thermal shock resistance. Maaari nitong bawasan ang kaagnasan ng silikon na tumagas mula sa tunawan ng tunawan patungo sa materyal na pagkakabukod sa gilid, sa gayo'y tinitiyak ang katatagan ng thermal field.

Mga functional na bahagi:

(1)Tantalum carbide coatedmga bahagi

(2)Buhaghag na grapaytmga bahagi

(3)Carbon/carbon compositemga bahagi ng thermal field