Synthetiseren van hoogzuiver siliciumcarbidepoeder

Hoe bereikt SiC zijn bekendheid op het gebied van halfgeleiders? 

Het is voornamelijk te danken aan de uitzonderlijke brede bandgap-karakteristieken, variërend van 2,3 tot 3,3 eV, waardoor het een ideaal materiaal is voor de productie van hoogfrequente elektronische apparaten met hoog vermogen. Deze functie kan worden vergeleken met het aanleggen van een brede snelweg voor elektronische signalen, waardoor een soepele doorgang voor hoogfrequente signalen wordt gegarandeerd en een solide basis wordt gelegd voor efficiëntere en snellere gegevensverwerking en -overdracht.

De brede bandafstand, variërend van 2,3 tot 3,3 eV, is een sleutelfactor, waardoor deze ideaal is voor hoogfrequente elektronische apparaten met hoog vermogen. Het is alsof er een enorme snelweg is geplaveid voor elektronische signalen, waardoor deze ongehinderd kunnen reizen, waardoor een robuuste basis wordt gelegd voor verbeterde efficiëntie en snelheid bij het verwerken en overbrengen van gegevens.

De hoge thermische geleidbaarheid, die 3,6 tot 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹ kan bereiken. Dit betekent dat het snel warmte kan afvoeren en fungeert als een efficiënte koelmotor voor elektronische apparaten. Bijgevolg presteert SiC uitzonderlijk goed in veeleisende elektronische apparaattoepassingen die weerstand tegen straling en corrosie vereisen. Of het nu gaat om de uitdaging van kosmische straling bij ruimteverkenning of om het omgaan met corrosieve erosie in zware industriële omgevingen, SiC kan stabiel werken en standvastig blijven.

Zijn hoge dragerverzadigingsmobiliteit, variërend van 1,9 tot 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Deze functie breidt het toepassingspotentieel ervan in het halfgeleiderdomein verder uit, waardoor de prestaties van elektronische apparaten effectief worden verbeterd door de snelle en efficiënte beweging van elektronen binnen de apparaten te garanderen, waardoor krachtige ondersteuning wordt geboden voor het bereiken van krachtigere functionaliteiten.

Hoe is de geschiedenis van de ontwikkeling van SiC-kristallen (siliciumcarbide) geëvolueerd? 

Terugkijken op de ontwikkeling van SiC-kristalmaterialen is als het omslaan van de bladzijden van een boek over wetenschappelijke en technologische vooruitgang. Al in 1892 vond Acheson een methode voor het synthetiseren uitSiC-poederuit silica en koolstof, waarmee de studie van SiC-materialen werd gestart. De zuiverheid en de grootte van de destijds verkregen SiC-materialen waren echter beperkt, net zoals een baby in wikkeldoeken, hoewel ze een oneindig potentieel bezaten, nog steeds voortdurende groei en verfijning nodig hadden.

Het was in 1955 toen Lely met succes relatief zuivere SiC-kristallen kweekte door middel van sublimatietechnologie, wat een belangrijke mijlpaal markeerde in de geschiedenis van SiC. De met deze methode verkregen SiC-plaatachtige materialen waren echter klein van formaat en hadden grote prestatievariaties, net als een groep ongelijke soldaten, die het moeilijk vonden om een ​​sterke strijdmacht te vormen in hoogwaardige toepassingsgebieden.

Het was tussen 1978 en 1981 toen Tairov en Tsvetkov voortbouwden op de methode van Lely door zaadkristallen te introduceren en zorgvuldig temperatuurgradiënten te ontwerpen om het materiaaltransport te controleren. Deze innovatieve stap, nu bekend als de verbeterde Lely-methode of Seed-Assisted Sublimation (PVT)-methode, bracht een nieuwe dageraad voor de groei van SiC-kristallen, waardoor de kwaliteit en groottecontrole van SiC-kristallen aanzienlijk werd verbeterd en een solide basis werd gelegd voor de ontwikkeling van SiC-kristallen. wijdverbreide toepassing van SiC op verschillende gebieden.

Wat zijn de kernelementen in de groei van SiC-eenkristallen? 

De kwaliteit van SiC-poeder speelt een cruciale rol in het groeiproces van SiC-eenkristallen. Bij gebruikβ-SiC-poederom SiC-enkele kristallen te laten groeien, kan een faseovergang naar α-SiC optreden. Deze overgang beïnvloedt de molaire verhouding Si/C in de dampfase, net als een delicate chemische evenwichtsoefening; eenmaal verstoord kan de kristalgroei nadelig worden beïnvloed, vergelijkbaar met de instabiliteit van een fundering die ertoe leidt dat een heel gebouw kantelt.

Ze zijn voornamelijk afkomstig van het SiC-poeder, waarbij er een nauwe lineaire relatie tussen bestaat. Met andere woorden: hoe hoger de zuiverheid van het poeder, hoe beter de kwaliteit van het monokristal. Daarom wordt het bereiden van zeer zuiver SiC-poeder de sleutel tot het synthetiseren van hoogwaardige SiC-eenkristallen. Dit vereist dat we het gehalte aan onzuiverheden tijdens het poedersyntheseproces strikt controleren en ervoor zorgen dat elk "grondstofmolecuul" aan hoge normen voldoet om de beste basis voor kristalgroei te bieden.

Wat zijn de methoden voor het synthetiserenzeer zuiver SiC-poeder? 

Momenteel zijn er drie belangrijke benaderingen voor het synthetiseren van zeer zuiver SiC-poeder: dampfase-, vloeistoffase- en vaste fase-methoden.

Het controleert op slimme wijze het gehalte aan onzuiverheden in de gasbron, inclusief CVD (Chemical Vapour Deposition) en plasmamethoden. CVD maakt gebruik van de "magie" van reacties bij hoge temperaturen om ultrafijn, zeer zuiver SiC-poeder te verkrijgen. Door bijvoorbeeld (CH₃)₂SiCl₂ als grondstof te gebruiken, wordt zeer zuiver, zuurstofarm nano-siliciumcarbidepoeder met succes bereid in een "oven" bij temperaturen variërend van 1100 tot 1400 ℃, net zoals het minutieus vormgeven van prachtige kunstwerken in de microscopische wereld. Plasmamethoden daarentegen vertrouwen op de kracht van hoogenergetische elektronenbotsingen om een ​​zeer zuivere synthese van SiC-poeder te bereiken. Met behulp van microgolfplasma wordt tetramethylsilaan (TMS) gebruikt als reactiegas om zeer zuiver SiC-poeder te synthetiseren onder de "impact" van hoogenergetische elektronen. Hoewel de dampfasemethode een hoge zuiverheid kan bereiken, zorgen de hoge kosten en de lage synthesesnelheid ervoor dat het lijkt op een zeer bekwame vakman die veel rekent en langzaam werkt, waardoor het moeilijk wordt om aan de eisen van grootschalige productie te voldoen.

De sol-gel-methode onderscheidt zich door de vloeibare fase-methode, die in staat is een hoge zuiverheid te synthetiserenSiC-poeder. Met industriële siliciumsol en wateroplosbare fenolhars als grondstoffen wordt bij hoge temperaturen een carbothermische reductiereactie uitgevoerd om uiteindelijk SiC-poeder te verkrijgen. De vloeistoffasemethode wordt echter ook geconfronteerd met de problemen van hoge kosten en een complex syntheseproces, net als een weg vol doornen, die, hoewel ze het doel kan bereiken, vol uitdagingen zit.

Via deze methoden blijven onderzoekers ernaar streven de zuiverheid en opbrengst van SiC-poeder te verbeteren, waardoor de groeitechnologie van monokristallijne siliciumcarbide-kristallen naar hogere niveaus wordt bevorderd.

Semicorex aanbiedingenHzeer zuiver SiC-poedervoor halfgeleiderprocessen. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com