Συνθετική σκόνη καρβιδίου του πυριτίου υψηλής καθαρότητας

Πώς επιτυγχάνει το SiC την εξέχουσα θέση του στον τομέα των ημιαγωγών; 

Οφείλεται πρωτίστως στα εξαιρετικά χαρακτηριστικά ευρείας ζώνης του, που κυμαίνονται από 2,3 έως 3,3 eV, τα οποία το καθιστούν ιδανικό υλικό για την κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος. Αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να παρομοιαστεί με την κατασκευή ενός μεγάλου αυτοκινητόδρομου για ηλεκτρονικά σήματα, διασφαλίζοντας ομαλή διέλευση για σήματα υψηλής συχνότητας και θέτοντας γερές βάσεις για πιο αποτελεσματική και γρήγορη επεξεργασία και μετάδοση δεδομένων.

Το μεγάλο bandgap του, που κυμαίνεται από 2,3 έως 3,3 eV, είναι ένας βασικός παράγοντας, καθιστώντας το ιδανικό για ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος. Είναι σαν να έχει στρωθεί ένας τεράστιος αυτοκινητόδρομος για ηλεκτρονικά σήματα, επιτρέποντάς τους να ταξιδεύουν ανεμπόδιστα, δημιουργώντας έτσι μια ισχυρή βάση για βελτιωμένη απόδοση και ταχύτητα στο χειρισμό και τη μεταφορά δεδομένων.

Η υψηλή θερμική του αγωγιμότητα, η οποία μπορεί να φτάσει τα 3,6 έως 4,8 W·cm-1·K-1. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να διαχέει γρήγορα τη θερμότητα, λειτουργώντας ως αποτελεσματικός ψυκτικός «κινητήρας» για ηλεκτρονικές συσκευές. Κατά συνέπεια, το SiC αποδίδει εξαιρετικά σε απαιτητικές εφαρμογές ηλεκτρονικών συσκευών που απαιτούν αντοχή στην ακτινοβολία και τη διάβρωση. Είτε αντιμετωπίζει την πρόκληση της ακτινοβολίας κοσμικής ακτινοβολίας στην εξερεύνηση του διαστήματος είτε αντιμετωπίζει τη διαβρωτική διάβρωση σε σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα, το SiC μπορεί να λειτουργεί σταθερά και να παραμένει σταθερό.

Η υψηλή του κινητικότητα κορεσμού φορέα, που κυμαίνεται από 1,9 έως 2,6 × 107 cm·s-1. Αυτό το χαρακτηριστικό διευρύνει περαιτέρω το δυναμικό εφαρμογής του στον τομέα των ημιαγωγών, βελτιώνοντας αποτελεσματικά την απόδοση των ηλεκτρονικών συσκευών διασφαλίζοντας την ταχεία και αποτελεσματική κίνηση των ηλεκτρονίων εντός των συσκευών, παρέχοντας έτσι ισχυρή υποστήριξη για την επίτευξη πιο ισχυρών λειτουργιών.

Πώς έχει εξελιχθεί η ιστορία της ανάπτυξης κρυσταλλικού υλικού SiC (καρβίδιο του πυριτίου); 

Κοιτάζοντας πίσω στην ανάπτυξη των κρυσταλλικών υλικών SiC είναι σαν να γυρίζουμε τις σελίδες ενός βιβλίου επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου. Ήδη από το 1892, ο Acheson εφηύρε μια μέθοδο για τη σύνθεσηSiC σκόνηαπό πυρίτιο και άνθρακα, ξεκινώντας έτσι τη μελέτη υλικών SiC. Ωστόσο, η καθαρότητα και το μέγεθος των υλικών SiC που αποκτήθηκαν εκείνη την εποχή ήταν περιορισμένα, όπως ένα βρέφος με σπαργανά ρούχα, αν και είχε άπειρες δυνατότητες, χρειαζόταν συνεχή ανάπτυξη και τελειοποίηση.

Ήταν το 1955 όταν η Lely ανέπτυξε με επιτυχία σχετικά καθαρούς κρυστάλλους SiC μέσω της τεχνολογίας εξάχνωσης, σηματοδοτώντας ένα σημαντικό ορόσημο στην ιστορία του SiC. Ωστόσο, τα υλικά που μοιάζουν με πλάκες SiC που ελήφθησαν από αυτή τη μέθοδο ήταν μικρού μεγέθους και είχαν μεγάλες παραλλαγές απόδοσης, όπως μια ομάδα ανώμαλων στρατιωτών, δυσκολεύονταν να σχηματίσουν μια ισχυρή δύναμη μάχης σε πεδία εφαρμογών υψηλής τεχνολογίας.

Ήταν μεταξύ 1978 και 1981 όταν οι Tairov και Tsvetkov βασίστηκαν στη μέθοδο του Lely εισάγοντας κρυστάλλους σπόρων και σχεδιάζοντας προσεκτικά διαβαθμίσεις θερμοκρασίας για τον έλεγχο της μεταφοράς υλικών. Αυτή η καινοτόμος κίνηση, γνωστή πλέον ως βελτιωμένη μέθοδος Lely ή μέθοδος υποβοηθούμενης εξάχνωσης με σπόρους (PVT), έφερε μια νέα αυγή για την ανάπτυξη των κρυστάλλων SiC, ενισχύοντας σημαντικά την ποιότητα και τον έλεγχο μεγέθους των κρυστάλλων SiC και θέτοντας μια σταθερή βάση για ευρεία εφαρμογή του SiC σε διάφορους τομείς.

Ποια είναι τα βασικά στοιχεία στην ανάπτυξη μονοκρυστάλλων SiC; 

Η ποιότητα της σκόνης SiC παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαδικασία ανάπτυξης μονοκρυστάλλων SiC. Κατά τη χρήσησκόνη β-SiCγια να αναπτυχθούν μονοκρυστάλλοι SiC, μπορεί να συμβεί μετάβαση φάσης σε α-SiC. Αυτή η μετάβαση επηρεάζει τη μοριακή αναλογία Si/C στη φάση ατμού, όπως μια λεπτή χημική πράξη εξισορρόπησης. Μόλις διαταραχθεί, η ανάπτυξη των κρυστάλλων μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά, παρόμοια με την αστάθεια μιας θεμελίωσης που οδηγεί στην κλίση ενός ολόκληρου κτιρίου.

Προέρχονται κυρίως από τη σκόνη SiC, με μια στενή γραμμική σχέση μεταξύ τους. Με άλλα λόγια, όσο μεγαλύτερη είναι η καθαρότητα της σκόνης, τόσο καλύτερη είναι η ποιότητα του μονοκρυστάλλου. Επομένως, η παρασκευή σκόνης SiC υψηλής καθαρότητας γίνεται το κλειδί για τη σύνθεση μονοκρυστάλλων υψηλής ποιότητας SiC. Αυτό απαιτεί να ελέγχουμε αυστηρά την περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες κατά τη διαδικασία σύνθεσης σκόνης, διασφαλίζοντας ότι κάθε «μόριο πρώτης ύλης» πληροί υψηλά πρότυπα για να παρέχει την καλύτερη βάση για την ανάπτυξη κρυστάλλων.

Ποιες είναι οι μέθοδοι σύνθεσηςσκόνη SiC υψηλής καθαρότητας? 

Επί του παρόντος, υπάρχουν τρεις κύριες προσεγγίσεις για τη σύνθεση σκόνης SiC υψηλής καθαρότητας: μέθοδοι φάσης ατμού, υγρής φάσης και στερεάς φάσης.

Ελέγχει έξυπνα την περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες στην πηγή αερίου, συμπεριλαμβανομένων των μεθόδων CVD (Chemical Vapor Deposition) και πλάσματος. Το CVD χρησιμοποιεί τη «μαγεία» των αντιδράσεων υψηλής θερμοκρασίας για να αποκτήσει εξαιρετικά λεπτή σκόνη SiC υψηλής καθαρότητας. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το (CH3)2SiCl2 ως πρώτη ύλη, η σκόνη νανοκαρβιδίου του πυριτίου υψηλής καθαρότητας και χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο παρασκευάζεται με επιτυχία σε "κλίβανο" σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 1100 έως 1400 ℃, όπως η σχολαστική γλυπτική σε εξαιρετικά έργα τέχνης τον μικροσκοπικό κόσμο. Οι μέθοδοι πλάσματος, από την άλλη πλευρά, βασίζονται στη δύναμη των συγκρούσεων ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας για την επίτευξη σύνθεσης υψηλής καθαρότητας σκόνης SiC. Χρησιμοποιώντας πλάσμα μικροκυμάτων, το τετραμεθυλοσιλάνιο (TMS) χρησιμοποιείται ως το αέριο αντίδρασης για τη σύνθεση σκόνης SiC υψηλής καθαρότητας υπό την «κρούση» ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας. Αν και η μέθοδος φάσης ατμού μπορεί να επιτύχει υψηλή καθαρότητα, το υψηλό της κόστος και ο αργός ρυθμός σύνθεσης την καθιστούν παρόμοια με έναν τεχνίτη υψηλής ειδίκευσης που φορτίζει πολύ και εργάζεται αργά, καθιστώντας δύσκολη την κάλυψη των απαιτήσεων παραγωγής μεγάλης κλίμακας.

Η μέθοδος sol-gel ξεχωρίζει στη μέθοδο υγρής φάσης, ικανή να συνθέτει υψηλής καθαρότηταςSiC σκόνη. Χρησιμοποιώντας βιομηχανικό κολλοειδές πυρίτιο και υδατοδιαλυτή φαινολική ρητίνη ως πρώτες ύλες, διεξάγεται μια αντίδραση αναγωγής υδατανθράκων σε υψηλές θερμοκρασίες για να ληφθεί τελικά σκόνη SiC. Ωστόσο, η μέθοδος της υγρής φάσης αντιμετωπίζει επίσης τα ζητήματα του υψηλού κόστους και μιας πολύπλοκης διαδικασίας σύνθεσης, όπως ένας δρόμος γεμάτος αγκάθια, που, αν και μπορεί να φτάσει στον στόχο, είναι γεμάτος προκλήσεις.

Μέσω αυτών των μεθόδων, οι ερευνητές συνεχίζουν να προσπαθούν να βελτιώσουν την καθαρότητα και την απόδοση της σκόνης SiC, προωθώντας την τεχνολογία ανάπτυξης μονοκρυστάλλων καρβιδίου του πυριτίου σε υψηλότερα επίπεδα.

Προσφορές SemicorexHσκόνη SiC υψηλής καθαρότηταςγια διεργασίες ημιαγωγών. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com