Hiilipohjaisten lämpökenttämateriaalien levitys piikarbidikiteiden kasvuun

Ⅰ. Johdatus SiC-materiaaleihin:

1. Yleiskatsaus materiaalien ominaisuuksista:

Thekolmannen sukupolven puolijohdekutsutaan yhdisteeksi puolijohdeksi, ja sen kaistanleveys on noin 3,2eV, mikä on kolme kertaa piidopohjaisten puolijohdemateriaalien kaistaleveys (1,12eV piipohjaisille puolijohdemateriaaleille), joten sitä kutsutaan myös laajakaistan puolijohdeksi. Piipohjaisilla puolijohdelaitteilla on fyysisiä rajoja, joita on vaikea murtautua joihinkin korkean lämpötilan, korkeapaineisiin ja korkeataajuisiin sovellusskenaarioihin. Laitteen rakenteen säätäminen ei enää pysty tyydyttämään tarpeita, ja kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalit, joita SIC jaMolemmatovat syntyneet.

2. SIC -laitteiden käyttö:

Erityisen suorituskyvyn perusteella sic-laitteet korvaavat vähitellen piitäpohjaisen korkean lämpötilan, korkean paineen ja korkean taajuuden alalla ja niillä on tärkeä rooli 5G-viestinnässä, mikroaaltotutkissa, ilmailu-, uusissa energiaajoneuvoissa, rautatiekuljetuksissa, Smart Ruudukkot ja muut kentät.

3. Valmistusmenetelmä:

(1)Fyysinen höyryn kuljetus (PVT): Kasvulämpötila on noin 2100 ~ 2400 ℃. Edut ovat kypsä tekniikka, alhaiset valmistuskustannukset ja jatkuvan kidelaadun ja saannon parantaminen. Haitat ovat, että materiaalien jatkuvasti on vaikeaa, ja kaasufaasikomponenttien osuutta on vaikea hallita. P-tyypin kiteitä on tällä hetkellä vaikeaa.

(2)Top siemenliuosmenetelmä (TSSG): Kasvulämpötila on noin 2200 ℃. Edut ovat alhainen kasvulämpötila, alhainen rasitus, vähän dislokaatiovirheitä, P-tyyppinen doping, 3Ckidekasvuja halkaisijan helppo laajentaa. Metallisulkuvikoja on kuitenkin edelleen olemassa, ja jatkuva Si/C-lähteen tarjonta on heikko.

(3)Korkean lämpötilan kemiallinen höyrypinnoitus (HTCVD): Kasvulämpötila on noin 1600 ~ 1900 ℃. Edut ovat jatkuva raaka -aineiden tarjonta, SI/C -suhteen tarkka hallinta, korkea puhtaus ja kätevä doping. Haitat ovat kaasumaisten raaka -aineiden korkeat kustannukset, lämpökentän pakokaasun suunnittelun korkeat vaikeudet, korkeat viat ja alhainen tekninen kypsyys.

Ⅱ. Toiminnallinen luokituslämpökenttämateriaalit

1. eristysjärjestelmä:

Toiminto: Muodosta tarvittava lämpötilagradienttikidekasvu

Vaatimukset: Lämmönjohtavuus, sähkönjohtavuus, korkean lämpötilan eristysmateriaalijärjestelmien puhtaus yli 2000 ℃

2. Upokasjärjestelmä:

Toiminto: 

① Lämmityskomponentit; 

② Kasvusäiliö

Vaatimukset: resistiivisyys, lämmönjohtavuus, lämmön laajennuskerroin, puhtaus

3. TaC pinnoiteKomponentit:

Toiminta: Estää perusgrafiitin korroosiota Si:n vaikutuksesta ja estää C-sulkeumat

Vaatimukset: Pinnoitustiheys, pinnoitteen paksuus, puhtaus

4. Huokoinen grafiittiKomponentit:

Toiminto: 

① Suodata hiilihiukkaskomponentit; 

② Lisäyksen hiililähde

Vaatimukset: läpäisevyys, lämmönjohtavuus, puhtaus

Ⅲ. Lämpökenttäjärjestelmän ratkaisu

Eristysjärjestelmä:

Hiili-/hiilikomposiittieristys Sisäsylinterillä on suuri pintatiheys, korroosionkestävyys ja hyvä lämpöiskunkestävyys. Se voi vähentää upokkaasta vuotavan piin korroosiota sivumateriaaliin varmistaen siten lämpökentän stabiilisuuden.

Toiminnalliset komponentit:

(1)Tantaalikarbidipäällysteinenkomponentit

(2)Huokoinen grafiittikomponentit

(3)Hiili/hiili-komposiittilämpökentän komponentit