بوته پوشش TaC برای رشد کریستال AlN

نسل سوم مواد نیمه هادی AlN متعلق به نیمه هادی باند گپ مستقیم است، پهنای باند آن 6.2 eV، با رسانایی حرارتی بالا، مقاومت، قدرت میدان شکست، و همچنین پایداری شیمیایی و حرارتی عالی، نه تنها یک نور آبی مهم، مواد ماوراء بنفش است. یا دستگاه های الکترونیکی و مدارهای مجتمع، بسته بندی های مهم، عایق های دی الکتریک و مواد عایق، به ویژه برای دستگاه های پرقدرت با دمای بالا. علاوه بر این، AlN و GaN سازگاری حرارتی و شیمیایی خوبی دارند، AlN که به عنوان بستر همپای GaN استفاده می شود، می تواند به طور قابل توجهی چگالی نقص را در دستگاه های GaN کاهش دهد، عملکرد دستگاه را بهبود بخشد.

در حال حاضر دنیا توانایی رشد شمش AlN با قطر 2 اینچ را دارد، اما هنوز مشکلات زیادی برای رشد بلورهای سایز بزرگتر وجود دارد و مواد بوته یکی از مشکلات است.

روش PVT رشد کریستال AlN در یک محیط با دمای بالا، تبدیل به گاز AlN، انتقال فاز گاز و فعالیت‌های تبلور مجدد در بوته‌های نسبتاً بسته انجام می‌شود، بنابراین مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و عمر طولانی به شاخص‌های مهم مواد بوته تبدیل شده است. رشد کریستال AlN.

در حال حاضر مواد بوته ای در دسترس عمدتاً فلز نسوز W و سرامیک TaC هستند. بوته های W به دلیل واکنش آهسته آنها با AlN و فرسایش کربنی شدن در کوره های اتمسفر C، عمر بوته کوتاهی دارند. در حال حاضر، مواد بوته رشد کریستال AlN واقعی عمدتاً بر روی مواد TaC متمرکز شده اند، که یک ترکیب دوتایی با بالاترین نقطه ذوب با خواص فیزیکی و شیمیایی عالی، مانند نقطه ذوب بالا (3880 ℃)، سختی ویکرز بالا (9.4 ℃) است. GPa) و مدول الاستیسیته بالا. دارای رسانایی حرارتی عالی، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی (فقط در محلول مخلوط اسید نیتریک و اسید هیدروفلوئوریک) است. کاربرد TaC در بوته به دو صورت است: یکی خود بوته TaC و دیگری به عنوان پوشش محافظ بوته گرافیتی.

بوته TaC دارای مزایای خلوص کریستالی بالا و از دست دادن کیفیت کمی است، اما شکل گیری بوته سخت است و هزینه بالایی دارد. بوته گرافیتی با پوشش TaC، که پردازش آسان مواد گرافیت و آلودگی کم بوته TaC را ترکیب می کند، مورد علاقه محققان قرار گرفته و با موفقیت در رشد بلورهای AlN و بلورهای SiC به کار گرفته شده است. با بهینه سازی بیشتر فرآیند پوشش TaC و بهبود کیفیت پوشش،بوته گرافیتی با پوشش TaCاولین انتخاب برای بوته رشد کریستال AlN خواهد بود که ارزش تحقیقاتی زیادی برای کاهش هزینه رشد بلور AlN دارد.