Χωνευτήριο επικάλυψης TaC για ανάπτυξη κρυστάλλων AlN

Η τρίτη γενιά υλικών ημιαγωγών AlN ανήκει στον άμεσο ημιαγωγό με διάκενο ζώνης, το εύρος ζώνης του 6,2 eV, με υψηλή θερμική αγωγιμότητα, ειδική αντίσταση, δύναμη πεδίου διάσπασης, καθώς και εξαιρετική χημική και θερμική σταθερότητα, δεν είναι μόνο σημαντικό μπλε φως, υπεριώδη υλικά , ή ηλεκτρονικές συσκευές και ολοκληρωμένα κυκλώματα, σημαντικές συσκευασίες, διηλεκτρικά μονωτικά και μονωτικά υλικά, ειδικά για συσκευές υψηλής ισχύος σε υψηλή θερμοκρασία. Επιπλέον, το AlN και το GaN έχουν καλή θερμική αντιστοίχιση και χημική συμβατότητα, το AlN που χρησιμοποιείται ως επιταξιακό υπόστρωμα GaN, μπορεί να μειώσει σημαντικά την πυκνότητα ελαττώματος στις συσκευές GaN, να βελτιώσει την απόδοση της συσκευής.

Επί του παρόντος, ο κόσμος έχει τη δυνατότητα να καλλιεργεί πλινθώματα AlN με διάμετρο 2 ιντσών, αλλά υπάρχουν ακόμη πολλά προβλήματα που πρέπει να λυθούν για την ανάπτυξη κρυστάλλων μεγαλύτερου μεγέθους και το υλικό του χωνευτηρίου είναι ένα από τα προβλήματα.

Η μέθοδος PVT της ανάπτυξης κρυστάλλων AlN σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, η αεριοποίηση AlN, η μεταφορά σε αέρια φάση και οι δραστηριότητες ανακρυστάλλωσης πραγματοποιούνται σε σχετικά κλειστά χωνευτήρια, έτσι η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, η αντίσταση στη διάβρωση και η μεγάλη διάρκεια ζωής έχουν γίνει σημαντικοί δείκτες των υλικών χωνευτηρίου για Ανάπτυξη κρυστάλλων AlN.

Επί του παρόντος διαθέσιμα υλικά χωνευτηρίου είναι κυρίως πυρίμαχα μεταλλικά κεραμικά W και TaC. Τα χωνευτήρια W έχουν μικρή διάρκεια ζωής στο χωνευτήριο λόγω της αργής αντίδρασής τους με το AlN και της διάβρωσης με ενανθράκωση σε κλιβάνους ατμόσφαιρας C. Προς το παρόν, τα πραγματικά υλικά χωνευτηρίου ανάπτυξης κρυστάλλων AlN εστιάζονται κυρίως σε υλικά TaC, η οποία είναι μια δυαδική ένωση με το υψηλότερο σημείο τήξης με εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες, όπως υψηλό σημείο τήξης (3.880 ℃), υψηλή σκληρότητα Vickers (-9,4 GPa) και μέτρο υψηλής ελαστικότητας. Έχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα και αντοχή στη χημική διάβρωση (διαλυμένο μόνο σε μικτό διάλυμα νιτρικού οξέος και υδροφθορικού οξέος). Η εφαρμογή του TaC σε χωνευτήριο έχει δύο μορφές: η μία είναι το ίδιο το χωνευτήριο TaC και η άλλη ως προστατευτική επικάλυψη του χωνευτηρίου γραφίτη.

Το χωνευτήριο TaC έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής καθαρότητας κρυστάλλου και της μικρής απώλειας ποιότητας, αλλά το χωνευτήριο είναι δύσκολο να σχηματιστεί και έχει υψηλό κόστος. Το χωνευτήριο γραφίτη επικαλυμμένο με TaC, το οποίο συνδυάζει την εύκολη επεξεργασία του υλικού γραφίτη και τη χαμηλή μόλυνση του χωνευτηρίου TaC, έχει ευνοηθεί από τους ερευνητές και έχει εφαρμοστεί με επιτυχία στην ανάπτυξη κρυστάλλων AlN και κρυστάλλων SiC. Με την περαιτέρω βελτιστοποίηση της διαδικασίας επίστρωσης TaC και τη βελτίωση της ποιότητας της επίστρωσης, τοΧωνευτήριο γραφίτη επικαλυμμένο με TaCθα είναι η πρώτη επιλογή για το χωνευτήριο ανάπτυξης κρυστάλλων AlN, το οποίο έχει μεγάλη ερευνητική αξία για τη μείωση του κόστους ανάπτυξης κρυστάλλων AlN.