Penggunaan bahan medan terma berasaskan karbon dalam pertumbuhan kristal karbida silikon

Ⅰ. Pengenalan kepada Bahan SIC:

1. Tinjauan sifat bahan:

TheSemikonduktor generasi ketigadipanggil semikonduktor kompaun, dan lebar celah jalurnya ialah kira-kira 3.2eV, iaitu tiga kali lebar celah jalur bahan semikonduktor berasaskan silikon (1.12eV untuk bahan semikonduktor berasaskan silikon), jadi ia juga dipanggil semikonduktor celah jalur lebar. Peranti semikonduktor berasaskan silikon mempunyai had fizikal yang sukar ditembusi dalam beberapa senario aplikasi suhu tinggi, tekanan tinggi dan frekuensi tinggi. Melaraskan struktur peranti tidak lagi dapat memenuhi keperluan, dan bahan semikonduktor generasi ketiga diwakili oleh SiC danKedua -duanyatelah muncul.

2. Aplikasi peranti SiC:

Berdasarkan prestasi khasnya, peranti SIC secara beransur-ansur menggantikan berasaskan silikon dalam bidang suhu tinggi, tekanan tinggi, dan kekerapan tinggi, dan memainkan peranan penting dalam komunikasi 5G, radar gelombang mikro, aeroangkasa, kenderaan tenaga baru, pengangkutan kereta api, pintar, pintar, grid, dan bidang lain.

3. Kaedah Penyediaan:

(1)Pengangkutan Wap Fizikal (PVT): Suhu pertumbuhan adalah kira-kira 2100 ~ 2400 ℃. Kelebihannya ialah teknologi matang, kos pembuatan yang rendah, dan peningkatan berterusan kualiti dan hasil kristal. Kelemahannya ialah sukar untuk membekalkan bahan secara berterusan, dan sukar untuk mengawal bahagian komponen fasa gas. Pada masa ini sukar untuk mendapatkan kristal jenis P.

(2)Kaedah Penyelesaian Benih Teratas (TSSG): Suhu pertumbuhan adalah kira -kira 2200 ℃. Kelebihannya adalah suhu pertumbuhan yang rendah, tekanan rendah, sedikit kecacatan dislokasi, doping p-jenis, 3cpertumbuhan kristal, dan pengembangan diameter yang mudah. Walau bagaimanapun, kecacatan kemasukan logam masih wujud, dan bekalan berterusan sumber Si/C adalah lemah.

(3)Pemendapan wap kimia suhu tinggi (HTCVD): Suhu pertumbuhan adalah kira-kira 1600 ~ 1900 ℃. Kelebihannya ialah bekalan bahan mentah yang berterusan, kawalan nisbah Si/C yang tepat, ketulenan tinggi, dan doping yang mudah. Kelemahannya ialah kos bahan mentah gas yang tinggi, kesukaran yang tinggi dalam rawatan kejuruteraan ekzos medan haba, kecacatan yang tinggi, dan kematangan teknikal yang rendah.

Ⅱ. Klasifikasi fungsional bagimedan termabahan

1. Sistem Penebat:

Fungsi: Membina kecerunan suhu yang diperlukan untukpertumbuhan kristal

Keperluan: Kekonduksian terma, kekonduksian elektrik, kesucian sistem bahan penebat suhu tinggi di atas 2000 ℃

2. Pisau pijarsistem:

Fungsi: 

① Komponen pemanasan; 

② bekas pertumbuhan

Keperluan: Kerintangan, kekonduksian haba, pekali pengembangan haba, ketulenan

3. Salutan TACKomponen:

Fungsi: Menghalang kakisan grafit asas oleh Si dan menghalang kemasukan C

Keperluan: Ketumpatan salutan, ketebalan salutan, ketulenan

4. Grafit berliangKomponen:

Fungsi: 

① Penapis komponen zarah karbon; 

② Tambah sumber karbon

Keperluan: Penghantaran, kekonduksian haba, ketulenan

Ⅲ. Penyelesaian sistem medan terma

Sistem penebat:

Silinder dalam penebat komposit karbon/karbon mempunyai ketumpatan permukaan yang tinggi, rintangan kakisan, dan rintangan kejutan haba yang baik. Ia boleh mengurangkan kakisan silikon yang bocor dari pijar ke bahan penebat sisi, dengan itu memastikan kestabilan medan haba.

Komponen Fungsian:

(1)Tantalum carbide bersalutkomponen

(2)Grafit berliangkomponen

(3)Komposit Karbon/Karbonkomponen medan haba