Syntetyzowanie proszku węglika krzemu o wysokiej czystości

W jaki sposób SiC osiąga swoją pozycję w dziedzinie półprzewodników? 

Dzieje się tak przede wszystkim ze względu na wyjątkową charakterystykę szerokiego pasma wzbronionego, wynoszącą od 2,3 do 3,3 eV, co czyni go idealnym materiałem do produkcji urządzeń elektronicznych o wysokiej częstotliwości i dużej mocy. Cechę tę można porównać do budowy szerokiej autostrady dla sygnałów elektronicznych, zapewniającej płynne przejście sygnałów o wysokiej częstotliwości i kładącej solidne podstawy pod wydajniejsze i szybsze przetwarzanie i transmisję danych.

Szerokie pasmo wzbronione, wahające się od 2,3 do 3,3 eV, jest kluczowym czynnikiem, dzięki czemu idealnie nadaje się do urządzeń elektronicznych o wysokiej częstotliwości i dużej mocy. To tak, jakby dla sygnałów elektronicznych wybrukowano ogromną autostradę, umożliwiając im swobodne przemieszczanie się, tworząc w ten sposób solidną podstawę dla zwiększonej wydajności i szybkości przetwarzania i przesyłania danych.

Charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną, która może sięgać od 3,6 do 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. Oznacza to, że może szybko rozproszyć ciepło, działając jako wydajny „silnik” chłodzący urządzenia elektroniczne. W związku z tym SiC wyjątkowo dobrze sprawdza się w wymagających zastosowaniach urządzeń elektronicznych, które wymagają odporności na promieniowanie i korozję. Niezależnie od tego, czy stoisz przed wyzwaniem, jakim jest promieniowanie promieniowania kosmicznego podczas eksploracji kosmosu, czy też masz do czynienia z erozją korozyjną w trudnych warunkach przemysłowych, SiC może działać stabilnie i pozostać niezmienny.

Charakteryzuje się wysoką mobilnością przy nasyceniu nośnikiem, wahającą się od 1,9 do 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Ta funkcja dodatkowo poszerza jej potencjał zastosowań w dziedzinie półprzewodników, skutecznie zwiększając wydajność urządzeń elektronicznych, zapewniając szybki i wydajny ruch elektronów w urządzeniach, zapewniając w ten sposób silne wsparcie w osiąganiu potężniejszych funkcjonalności.

Jak ewoluowała historia rozwoju materiałów krystalicznych SiC (węglika krzemu)? 

Patrzenie wstecz na rozwój materiałów krystalicznych SiC jest jak przewracanie stron księgi postępu naukowego i technologicznego. Już w 1892 roku Acheson wynalazł metodę syntezyProszek SiCz krzemionki i węgla, rozpoczynając w ten sposób badania materiałów SiC. Jednak czystość i rozmiar otrzymywanych wówczas materiałów SiC były ograniczone, podobnie jak niemowlę w pieluszkach, choć posiadające nieskończony potencjał, nadal wymagało ciągłego rozwoju i udoskonalania.

To był rok 1955, kiedy firma Lely z sukcesem wyhodowała stosunkowo czyste kryształy SiC dzięki technologii sublimacji, co stanowiło ważny kamień milowy w historii SiC. Jednakże materiały podobne do płytek SiC otrzymane tą metodą miały niewielkie rozmiary i charakteryzowały się dużymi różnicami w działaniu, podobnie jak grupa nierównych żołnierzy, dla których trudno było stworzyć silną siłę bojową w zaawansowanych zastosowaniach.

Było to w latach 1978-1981, kiedy Tairov i Tsvetkov opracowali metodę Lely'ego, wprowadzając kryształy zaszczepiające i starannie projektując gradienty temperatury w celu kontrolowania transportu materiału. To innowacyjne posunięcie, obecnie znane jako udoskonalona metoda Lely lub metoda sublimacji wspomaganej nasionami (PVT), otworzyło nowy rozdział w hodowli kryształów SiC, znacznie poprawiając kontrolę jakości i wielkości kryształów SiC oraz kładąc solidne podstawy pod szerokie zastosowanie SiC w różnych dziedzinach.

Jakie są podstawowe elementy wzrostu monokryształów SiC? 

Jakość proszku SiC odgrywa kluczową rolę w procesie wzrostu monokryształów SiC. Podczas używaniaProszek β-SiCw celu wyhodowania monokryształów SiC może nastąpić przejście fazowe do α-SiC. To przejście wpływa na stosunek molowy Si/C w fazie gazowej, podobnie jak delikatne działanie równoważące chemicznie; po zakłóceniu może to mieć niekorzystny wpływ na wzrost kryształów, podobnie jak niestabilność fundamentu prowadząca do przechylenia całego budynku.

Pochodzą one głównie z proszku SiC i istnieje między nimi ścisła liniowa zależność. Innymi słowy, im wyższa czystość proszku, tym lepsza jakość monokryształu. Dlatego przygotowanie proszku SiC o wysokiej czystości staje się kluczem do syntezy wysokiej jakości monokryształów SiC. Wymaga to od nas ścisłej kontroli zawartości zanieczyszczeń podczas procesu syntezy proszku, upewniając się, że każda „cząsteczka surowca” spełnia wysokie standardy, aby zapewnić najlepszą podstawę do wzrostu kryształów.

Jakie są metody syntezyproszek SiC o wysokiej czystości? 

Obecnie istnieją trzy główne podejścia do syntezy proszku SiC o wysokiej czystości: metody w fazie gazowej, w fazie ciekłej i w fazie stałej.

Sprytnie kontroluje zawartość zanieczyszczeń w źródle gazu, włączając w to CVD (chemiczne osadzanie z fazy gazowej) i metody plazmowe. CVD wykorzystuje „magię” reakcji wysokotemperaturowych w celu uzyskania bardzo drobnego proszku SiC o wysokiej czystości. Na przykład, używając (CH₃)₂SiCl₂ jako surowca, proszek nanowęglika krzemu o wysokiej czystości i niskiej zawartości tlenu jest z powodzeniem przygotowywany w „piecu” w temperaturach w zakresie od 1100 do 1400℃, podobnie jak skrupulatne rzeźbienie znakomitych dzieł sztuki w mikroskopijny świat. Z kolei metody plazmowe opierają się na sile zderzeń elektronów o wysokiej energii w celu uzyskania syntezy proszku SiC o wysokiej czystości. Wykorzystując plazmę mikrofalową, tetrametylosilan (TMS) stosuje się jako gaz reakcyjny do syntezy proszku SiC o wysokiej czystości pod „uderzeniem” elektronów o wysokiej energii. Chociaż metodą w fazie gazowej można uzyskać wysoką czystość, jej wysoki koszt i powolna synteza sprawiają, że jest ona podobna do pracy wysoko wykwalifikowanego rzemieślnika, który pobiera duże opłaty i pracuje powoli, co utrudnia spełnienie wymagań produkcji na dużą skalę.

Metoda zol-żel wyróżnia się metodą fazy ciekłej, umożliwiającą syntezę o wysokiej czystościProszek SiC. Wykorzystując przemysłowy zol krzemowy i rozpuszczalną w wodzie żywicę fenolową jako surowce, reakcję redukcji karbotermicznej przeprowadza się w wysokich temperaturach, aby ostatecznie otrzymać proszek SiC. Jednak metoda fazy ciekłej wiąże się również z wysokimi kosztami i złożonym procesem syntezy, podobnie jak droga pełna cierni, która choć może osiągnąć cel, jest pełna wyzwań.

Dzięki tym metodom badacze w dalszym ciągu dążą do poprawy czystości i wydajności proszku SiC, promując technologię wzrostu monokryształów węglika krzemu na wyższy poziom.

Oferta SemicorexuHProszek SiC o wysokiej czystoścido procesów półprzewodnikowych. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com