Silicio karbido (SiC) kūrimas ir pritaikymas
1. Šimtmetis SiC naujovių
Silicio karbido (SiC) kelionė prasidėjo 1893 m., kai Edwardas Goodrichas Achesonas suprojektavo Acheson krosnį, naudodamas anglies medžiagas pramoninei SiC gamybai elektra kaitinant kvarcą ir anglį. Šis išradimas pažymėjo SiC industrializacijos pradžią ir pelnė Acheson patentą.
XX amžiaus pradžioje SiC pirmiausia buvo naudojamas kaip abrazyvas dėl savo nepaprasto kietumo ir atsparumo dilimui. Iki XX amžiaus vidurio cheminio garų nusodinimo (CVD) technologijos pažanga atvėrė naujas galimybes. „Bell Labs“ tyrėjai, vadovaujami Rustum Roy, padėjo CVD SiC pagrindus ir sukūrė pirmąsias SiC dangas ant grafito paviršių.
Aštuntajame dešimtmetyje įvyko didelis proveržis, kai Union Carbide Corporation panaudojo SiC dengtą grafitą epitaksiniam galio nitrido (GaN) puslaidininkinių medžiagų augimui. Ši pažanga suvaidino pagrindinį vaidmenį didelio našumo GaN pagrindu pagamintuose šviesos dioduose ir lazeriuose. Per dešimtmečius SiC dangos išsiplėtė ne tik puslaidininkiuose, bet ir aviacijos erdvėje, automobiliuose ir galios elektronikoje, nes patobulintos gamybos technologijos.
Šiandien tokios naujovės kaip terminis purškimas, PVD ir nanotechnologijos dar labiau pagerina SiC dangų veikimą ir naudojimą, parodydamos jos potencialą pažangiausiose srityse.
2. SiC kristalų struktūrų ir naudojimo supratimas
SiC gali pasigirti daugiau nei 200 politipų, suskirstytų į kubines (3C), šešiakampes (H) ir romboedrines (R) struktūras. Tarp jų 4H-SiC ir 6H-SiC yra plačiai naudojami atitinkamai didelės galios ir optoelektroniniuose įrenginiuose, o β-SiC vertinamas dėl puikaus šilumos laidumo, atsparumo dilimui ir atsparumo korozijai.
β-SiCunikalių savybių, tokių kaip šilumos laidumas120-200 W/m·Kir šiluminio plėtimosi koeficientas, labai panašus į grafitą, todėl tai yra tinkamiausia medžiaga paviršių dangoms plokštelių epitaksijos įrangoje.
3. SiC dangos: savybės ir paruošimo būdai
SiC dangos, paprastai β-SiC, yra plačiai naudojamos siekiant pagerinti paviršiaus savybes, tokias kaip kietumas, atsparumas dilimui ir terminis stabilumas. Įprasti paruošimo būdai yra šie:
- Cheminis nusodinimas garais (CVD):Užtikrina aukštos kokybės, puikaus sukibimo ir vienodumo dangas, idealiai tinka dideliems ir sudėtingiems pagrindams.
- Fizinis nusodinimas iš garų (PVD):Siūlo tikslią dangos sudėties kontrolę, tinka didelio tikslumo darbams.
- Purškimo būdai, elektrocheminis nusodinimas ir dengimas srutomis: Naudoti kaip ekonomiškai efektyvi alternatyva tam tikroms reikmėms, tačiau su įvairiais sukibimo ir vienodumo apribojimais.
Kiekvienas metodas parenkamas atsižvelgiant į pagrindo savybes ir naudojimo reikalavimus.
4. SiC padengti grafito susceptoriai MOCVD
SiC padengti grafito susceptoriai yra būtini metalo organinio cheminio garų nusodinimo (MOCVD) procese, kuris yra pagrindinis puslaidininkių ir optoelektroninių medžiagų gamybos procesas.
Šie susceptoriai užtikrina tvirtą epitaksinės plėvelės augimą, užtikrina šiluminį stabilumą ir sumažina priemaišų užterštumą. SiC danga taip pat pagerina atsparumą oksidacijai, paviršiaus savybes ir sąsajos kokybę, todėl galima tiksliai kontroliuoti plėvelės augimą.
5. Žengimas į ateitį
Pastaraisiais metais buvo dedamos didelės pastangos SiC dengtų grafito substratų gamybos procesams tobulinti. Tyrėjai daugiausia dėmesio skiria dangos grynumo, vienodumo ir eksploatavimo trukmės didinimui, kartu mažindami išlaidas. Be to, naujoviškų medžiagų, tokių kaiptantalo karbido (TaC) dangossiūlo galimus šilumos laidumo ir atsparumo korozijai patobulinimus, atveriant kelią naujos kartos sprendimams.
Kadangi SiC dengtų grafito susceptorių paklausa ir toliau auga, pažangiosios gamybos ir pramoninio masto gamybos pažanga toliau padės kurti aukštos kokybės produktus, kad atitiktų kintančius puslaidininkių ir optoelektronikos pramonės poreikius.
Paskelbimo laikas: 2023-11-24