Süsinikupõhiste soojusvälja materjalide kasutamine ränikarbiidi kristallide kasvatamisel

Ⅰ. Sissejuhatus SiC materjalidesse:

1. Materjali omaduste ülevaade:

Sellekolmanda põlvkonna pooljuhtnimetatakse liitpooljuhiks ja selle ribalaius on umbes 3,2 eV, mis on kolm korda suurem kui ränipõhiste pooljuhtmaterjalide ribalaius (ränipõhiste pooljuhtmaterjalide puhul 1,12 eV), seega nimetatakse seda ka lairiba pooljuhiks. Ränipõhistel pooljuhtseadmetel on füüsilised piirid, millest on raske läbi murda mõne kõrge temperatuuri, kõrgsurve ja kõrgsagedusliku rakendusstsenaariumi korral. Seadme struktuuri kohandamine ei vasta enam vajadustele ning kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalid, mida esindavad SiC jaGaNon tekkinud.

2. SIC -seadmete rakendamine:

Spetsiaalse jõudluse põhjal asendavad SIC-seadmed järk-järgult kõrge temperatuuri, kõrgrõhu ja kõrgsageduse valdkonnas ränipõhist ning mängivad olulist rolli 5G kommunikatsioonis, mikrolaineradaris, kosmoses, uued energiasõidukid, raudteevedu, raudteetransport, nutikas Võrgud ja muud väljad.

3. Ettevalmistusmeetod:

(1)Füüsiline auru transport (PVT): Kasvutemperatuur on umbes 2100 ~ 2400 ℃. Eelised on küps tehnoloogia, madalad tootmiskulud ning kristallide kvaliteedi ja saagikuse pidev parandamine. Puudusteks on see, et materjale on keeruline pidevalt tarnida ja gaasifaasi komponentide osakaalu on keeruline kontrollida. Praegu on keeruline saada P-tüüpi kristalle.

(2)Pealisseemne lahuse meetod (TSSG): Kasvutemperatuur on umbes 2200 ℃. Eelised on madal kasvutemperatuur, madal pinge, vähesed dislokatsioonidefektid, P-tüüpi doping, 3Ckristallide kasvja lihtne läbimõõdu laienemine. Metalli kaasamise defektid on siiski endiselt olemas ja SI/C allika pidev pakkumine on kehv.

(3)Kõrge temperatuuriga keemiline aurude ladestumine (HTCVD): Kasvutemperatuur on umbes 1600–1900 ℃. Eelised on pidev tooraine tarnimine, Si/C suhte täpne kontroll, kõrge puhtusaste ja mugav doping. Puuduseks on gaasiliste toorainete kõrge hind, kõrged raskused soojusvälja heitgaaside töötlemisel, suured defektid ja madal tehniline küpsus.

Ⅱ. Funktsionaalne klassifikatsioonsoojusvälimaterjalid

1. isolatsioonisüsteem:

Funktsioon: looge vajalik temperatuurigradientkristallide kasv

Nõuded: soojusjuhtivus, elektriline juhtivus, kõrgtemperatuuriliste isolatsioonimaterjalide süsteemide puhtus üle 2000 ℃

2. Tiigliksüsteem:

Funktsioon: 

① Küttekomponendid; 

② Kasvukonteiner

Nõuded: Eritakistus, soojusjuhtivus, soojuspaisumistegur, puhtus

3. TaC kateKomponendid:

Funktsioon: pärssige baas grafiidi korrosiooni SI abil ja pärssige C -lisandeid

Nõuded: Katte tihedus, katte paksus, puhtus

4. Poorne grafiitKomponendid:

Funktsioon: 

① filtreerige süsiniku osakeste komponendid; 

② Täiendage süsinikuallikat

Nõuded: läbilaskvus, soojusjuhtivus, puhtus

Ⅲ. Soojusvälja süsteemi lahendus

Isolatsioonisüsteem:

Süsinik-/süsinikkomposiit-isolatsiooni sisesilindril on kõrge pinnatihedus, korrosioonikindlus ja hea soojuslöögikindlus. See võib vähendada tiiglist külgmisele isolatsioonimaterjalile lekkinud räni korrosiooni, tagades seeläbi soojusvälja stabiilsuse.

Funktsionaalsed komponendid:

(1)Tantaalkarbiidiga kaetudkomponendid

(2)Poorne grafiitkomponendid

(3)Süsinik/süsinik komposiitsoojusvälja komponendid