Sintetizând pulbere de carbură de siliciu de înaltă puritate

Cum își atinge SiC proeminența în domeniul semiconductorilor? 

Se datorează în primul rând caracteristicilor sale excepționale de bandgap largi, variind de la 2,3 la 3,3 eV, care îl fac un material ideal pentru fabricarea dispozitivelor electronice de înaltă frecvență și putere. Această caracteristică poate fi asemănată cu construirea unei autostrăzi ample pentru semnale electronice, asigurând trecerea lină a semnalelor de înaltă frecvență și punând o bază solidă pentru procesarea și transmisia datelor mai eficiente și rapide.

Banda sa largă, care variază de la 2,3 la 3,3 eV, este un factor cheie, făcându-l ideal pentru dispozitive electronice de înaltă frecvență și putere. Este ca și cum o autostradă vastă a fost asfaltată pentru semnale electronice, permițându-le acestora să circule fără piedici, stabilind astfel o bază solidă pentru o eficiență sporită și viteză în manipularea și transferul datelor.

Conductivitatea sa termică ridicată, care poate ajunge la 3,6 până la 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. Aceasta înseamnă că poate disipa rapid căldura, acționând ca un „motor” de răcire eficient pentru dispozitivele electronice. În consecință, SiC funcționează excepțional de bine în aplicațiile solicitante ale dispozitivelor electronice care necesită rezistență la radiații și coroziune. Indiferent dacă se confruntă cu provocarea radiației cosmice în explorarea spațiului sau se confruntă cu eroziunea corozivă în medii industriale dure, SiC poate funcționa stabil și rămâne constant.

Mobilitatea sa ridicată cu saturație a purtătorului, variind de la 1,9 la 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Această caracteristică își extinde și mai mult potențialul de aplicare în domeniul semiconductorilor, îmbunătățind efectiv performanța dispozitivelor electronice prin asigurarea mișcării rapide și eficiente a electronilor în interiorul dispozitivelor, oferind astfel un suport puternic pentru realizarea de funcționalități mai puternice.

Cum a evoluat istoria dezvoltării materialelor cristaline SiC (carbură de siliciu)? 

Privind înapoi la dezvoltarea materialelor cristaline SiC este ca și cum ai întoarce paginile unei cărți a progresului științific și tehnologic. Încă din 1892, Acheson a inventat o metodă de sintezăpulbere de SiCdin silice și carbon, inițiind astfel studiul materialelor SiC. Cu toate acestea, puritatea și dimensiunea materialelor SiC obținute la acea vreme au fost limitate, la fel ca un bebeluș îmbrăcat, deși posedă un potențial infinit, încă avea nevoie de creștere și rafinament continuu.

În 1955, Lely a crescut cu succes cristale de SiC relativ pure prin tehnologia de sublimare, marcând o piatră de hotar importantă în istoria SiC. Cu toate acestea, materialele asemănătoare plăcilor de SiC obținute prin această metodă au fost de dimensiuni mici și au avut variații mari de performanță, la fel ca un grup de soldați neuniformi, cărora le era dificil să formeze o forță de luptă puternică în domeniile de aplicare de vârf.

Între 1978 și 1981, Tairov și Tsvetkov s-au bazat pe metoda lui Lely introducând cristale de semințe și proiectând cu atenție gradienții de temperatură pentru a controla transportul materialului. Această mișcare inovatoare, cunoscută acum sub numele de metoda Lely îmbunătățită sau metoda de sublimare asistată de semințe (PVT), a adus o nouă zi pentru creșterea cristalelor de SiC, îmbunătățind semnificativ controlul calității și dimensiunii cristalelor de SiC și punând o bază solidă pentru aplicarea pe scară largă a SiC în diverse domenii.

Care sunt elementele de bază în creșterea monocristalelor de SiC? 

Calitatea pulberii de SiC joacă un rol crucial în procesul de creștere a monocristalelor de SiC. Când se utilizeazăpulbere de β-SiCpentru a crește monocristale de SiC, poate apărea o tranziție de fază la α-SiC. Această tranziție afectează raportul molar Si/C în faza de vapori, la fel ca un act delicat de echilibrare chimică; odată întreruptă, creșterea cristalelor poate fi afectată negativ, similar cu instabilitatea unei fundații care duce la înclinarea unei întregi clădiri.

Ele provin în principal din pulberea de SiC, cu o relație liniară strânsă între ele. Cu alte cuvinte, cu cât puritatea pulberii este mai mare, cu atât calitatea monocristalului este mai bună. Prin urmare, prepararea pulberii de SiC de înaltă puritate devine cheia pentru sintetizarea monocristalelor de SiC de înaltă calitate. Acest lucru ne cere să controlăm strict conținutul de impurități în timpul procesului de sinteză a pulberii, asigurându-ne că fiecare „moleculă de materie primă” îndeplinește standarde înalte pentru a oferi cea mai bună bază pentru creșterea cristalelor.

Care sunt metodele de sintezăpulbere de SiC de înaltă puritate? 

În prezent, există trei abordări principale pentru sintetizarea pulberii de SiC de înaltă puritate: metode în fază de vapori, fază lichidă și fază solidă.

Controlează în mod inteligent conținutul de impurități din sursa de gaz, inclusiv metodele CVD (Depunerea în vapori chimici) și metodele cu plasmă. CVD utilizează „magia” reacțiilor la temperatură înaltă pentru a obține pulbere de SiC ultra-fină, de înaltă puritate. De exemplu, folosind (CH₃)₂SiCl₂ ca materie primă, pulberea de nanocarbură de siliciu de înaltă puritate, cu conținut scăzut de oxigen este preparată cu succes într-un „cuptor” la temperaturi cuprinse între 1100 și 1400℃, la fel ca sculptarea meticuloasă a unor opere de artă rafinate în lumea microscopică. Metodele cu plasmă, pe de altă parte, se bazează pe puterea ciocnirilor de electroni de înaltă energie pentru a realiza sinteza de înaltă puritate a pulberii de SiC. Folosind plasmă cu microunde, tetrametilsilanul (TMS) este utilizat ca gaz de reacție pentru a sintetiza pulbere de SiC de înaltă puritate sub „impactul” electronilor de înaltă energie. Deși metoda în fază de vapori poate atinge o puritate ridicată, costul său ridicat și rata de sinteză lentă o fac asemănătoare cu un meșter foarte calificat care încarcă mult și lucrează lent, ceea ce face dificilă satisfacerea cerințelor producției la scară largă.

Metoda sol-gel se remarcă în metoda în fază lichidă, capabilă să sintetizeze puritate ridicatăpulbere de SiC. Folosind ca materii prime sol de siliciu industrial și rășină fenolică solubilă în apă, se efectuează o reacție de reducere carbotermală la temperaturi ridicate pentru a obține în cele din urmă pulbere de SiC. Cu toate acestea, metoda în fază lichidă se confruntă și cu problemele de cost ridicat și un proces de sinteză complex, la fel ca un drum plin de spini, care, deși poate atinge scopul, este plin de provocări.

Prin aceste metode, cercetătorii continuă să depună eforturi pentru a îmbunătăți puritatea și randamentul pulberii de SiC, promovând tehnologia de creștere a monocristalelor de carbură de siliciu la niveluri mai înalte.

Oferte SemicorexHPudră de SiC de înaltă puritatepentru procesele semiconductoare. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Numărul de telefon de contact +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com