TaC-coatingkroes voor AlN-kristalgroei

De derde generatie halfgeleidermaterialen AlN behoort tot de halfgeleider met directe bandgap, de bandbreedte van 6,2 eV, met hoge thermische geleidbaarheid, weerstand, doorslagveldsterkte, evenals uitstekende chemische en thermische stabiliteit, is niet alleen een belangrijk blauw licht, ultraviolet materiaal , of elektronische apparaten en geïntegreerde schakelingen, belangrijke verpakkings-, diëlektrische isolatie- en isolatiematerialen, vooral voor apparaten met hoog vermogen op hoge temperatuur. Bovendien hebben AlN en GaN een goede thermische match en chemische compatibiliteit. AlN, gebruikt als GaN epitaxiaal substraat, kan de defectdichtheid in GaN-apparaten aanzienlijk verminderen en de prestaties van het apparaat verbeteren.

Momenteel heeft de wereld de mogelijkheid om AlN-staven te kweken met een diameter van 5,5 cm, maar er moeten nog steeds veel problemen worden opgelost voor de groei van kristallen van grotere omvang, en het materiaal van de kroes is een van de problemen.

De PVT-methode van AlN-kristalgroei in een omgeving met hoge temperaturen, AlN-vergassing, gasfasetransport en herkristallisatieactiviteiten worden uitgevoerd in relatief gesloten smeltkroezen, dus hoge temperatuurbestendigheid, corrosieweerstand en een lange levensduur zijn belangrijke indicatoren geworden voor smeltkroesmaterialen voor AlN-kristalgroei.

Momenteel beschikbare smeltkroesmaterialen zijn voornamelijk vuurvaste metaal-W- en TaC-keramiek. W-kroezen hebben een korte levensduur vanwege hun langzame reactie met AlN en carbonisatie-erosie in ovens met een C-atmosfeer. Momenteel zijn de echte AlN-kristalgroeikroesmaterialen voornamelijk gericht op TaC-materialen, een binaire verbinding met het hoogste smeltpunt met uitstekende fysische en chemische eigenschappen, zoals een hoog smeltpunt (3.880 ℃), hoge Vickers-hardheid (> 9,4). GPa) en hoge elasticiteitsmodulus; het heeft een uitstekende thermische geleidbaarheid, elektrische geleidbaarheid en weerstand tegen chemische corrosie (alleen opgelost in een gemengde oplossing van salpeterzuur en fluorwaterstofzuur). De toepassing van TaC in een smeltkroes kent twee vormen: de ene is een TaC-kroes zelf en de andere is als beschermende coating van een grafietkroes.

De TaC-kroes heeft de voordelen van een hoge kristalzuiverheid en een klein kwaliteitsverlies, maar de kroes is moeilijk te vormen en heeft hoge kosten. De met TaC gecoate grafietkroes, die de gemakkelijke verwerking van grafietmateriaal en de lage verontreiniging van de TaC-kroes combineert, heeft de voorkeur van de onderzoekers en is met succes toegepast op de groei van AlN-kristallen en SiC-kristallen. Door het TaC-coatingproces verder te optimaliseren en de coatingkwaliteit te verbeteren, kan deTaC-gecoate grafietkroeszal de eerste keuze zijn voor een AlN-kristalgroeikroes, die van grote onderzoekswaarde is voor het verlagen van de kosten van AlN-kristalgroei.