سنتز پودر سیلیکون کاربید با خلوص بالا

SiC چگونه در زمینه نیمه هادی ها به شهرت خود دست می یابد؟ 

این در درجه اول به دلیل ویژگی های استثنایی باند گپ گسترده آن است که از 2.3 تا 3.3 eV متغیر است، که آن را به یک ماده ایده آل برای ساخت دستگاه های الکترونیکی با فرکانس بالا و توان بالا تبدیل می کند. این ویژگی را می توان به ساخت یک بزرگراه وسیع برای سیگنال های الکترونیکی، تضمین عبور صاف برای سیگنال های فرکانس بالا و ایجاد یک پایه محکم برای پردازش و انتقال داده ها کارآمدتر و سریع تر تشبیه کرد.

فاصله باند گسترده آن، از 2.3 تا 3.3 eV، یک عامل کلیدی است که آن را برای دستگاه های الکترونیکی با فرکانس بالا و توان بالا ایده آل می کند. گویی بزرگراه وسیعی برای سیگنال‌های الکترونیکی هموار شده است که به آنها اجازه می‌دهد بدون مانع حرکت کنند، بنابراین پایه‌ای قوی برای افزایش کارایی و سرعت در پردازش و انتقال داده‌ها ایجاد می‌کند.

هدایت حرارتی بالای آن، که می تواند به 3.6 تا 4.8 W·cm-1·K-1 برسد. این بدان معنی است که می تواند به سرعت گرما را دفع کند و به عنوان یک "موتور" خنک کننده کارآمد برای دستگاه های الکترونیکی عمل کند. در نتیجه، SiC در کاربردهای دستگاه‌های الکترونیکی که نیاز به مقاومت در برابر تشعشع و خوردگی دارند، بسیار خوب عمل می‌کند. چه در مواجهه با چالش تابش پرتوهای کیهانی در اکتشافات فضایی و چه در مواجهه با فرسایش خورنده در محیط‌های سخت صنعتی، SiC می‌تواند پایدار عمل کند و ثابت بماند.

تحرک اشباع حامل بالای آن، از 1.9 تا 2.6 × 107 cm·s-1. این ویژگی پتانسیل کاربرد خود را در حوزه نیمه هادی ها گسترش می دهد و به طور موثر عملکرد دستگاه های الکترونیکی را با اطمینان از حرکت سریع و کارآمد الکترون ها در داخل دستگاه ها افزایش می دهد، بنابراین پشتیبانی قوی برای دستیابی به عملکردهای قدرتمندتر فراهم می کند.

تاریخچه توسعه مواد کریستالی SiC (کاربید سیلیکون) چگونه تکامل یافته است؟ 

نگاه کردن به توسعه مواد کریستالی SiC مانند ورق زدن یک کتاب پیشرفت علمی و فناوری است. در اوایل سال 1892، آچسون روشی را برای سنتز اختراع کردپودر SiCاز سیلیس و کربن، بنابراین مطالعه مواد SiC را آغاز کرد. با این حال، خلوص و اندازه مواد SiC به‌دست‌آمده در آن زمان محدود بود، بسیار شبیه به نوزادی که قنداق می‌پوشد، اگرچه پتانسیل بی‌نهایتی داشت، اما همچنان به رشد و اصلاح مداوم نیاز داشت.

در سال 1955 بود که للی با موفقیت کریستال های SiC نسبتا خالص را از طریق فناوری تصعید رشد داد و نقطه عطف مهمی در تاریخ SiC بود. با این حال، مواد صفحه‌مانند SiC که از این روش به‌دست می‌آیند، اندازه کوچکی داشتند و تغییرات عملکردی زیادی داشتند، بسیار شبیه به گروهی از سربازان ناهموار، که تشکیل یک نیروی جنگی قوی در زمینه‌های کاربردی پیشرفته را دشوار می‌دانست.

بین سال‌های 1978 و 1981 بود که تایروف و تسوتکوف با معرفی کریستال‌های بذر و طراحی دقیق گرادیان‌های دما برای کنترل حمل و نقل مواد، روش للی را ساختند. این حرکت نوآورانه که اکنون به عنوان روش بهبود یافته Lely یا روش تصعید به کمک بذر (PVT) شناخته می شود، طلوع جدیدی را برای رشد کریستال های SiC به ارمغان آورد، به طور قابل توجهی کیفیت و کنترل اندازه کریستال های SiC را افزایش داد و پایه ای محکم برای کریستال های SiC ایجاد کرد. کاربرد گسترده SiC در زمینه های مختلف.

عناصر اصلی در رشد تک بلورهای SiC چیست؟ 

کیفیت پودر SiC نقش مهمی در روند رشد تک بلورهای SiC دارد. هنگام استفادهپودر β-SiCبرای رشد تک بلورهای SiC، انتقال فاز به α-SiC ممکن است رخ دهد. این انتقال بر نسبت مولی Si/C در فاز بخار تأثیر می‌گذارد، مانند یک عمل متعادل‌کننده شیمیایی ظریف. هنگامی که مختل می شود، رشد کریستال می تواند تحت تأثیر نامطلوب قرار گیرد، شبیه به ناپایداری یک فونداسیون که منجر به کج شدن کل ساختمان می شود.

آنها عمدتاً از پودر SiC می آیند و یک رابطه خطی نزدیک بین آنها وجود دارد. به عبارت دیگر، هرچه خلوص پودر بیشتر باشد، کیفیت تک کریستال بهتر است. بنابراین، تهیه پودر SiC با خلوص بالا کلید سنتز تک کریستال های SiC با کیفیت بالا می شود. این امر مستلزم آن است که محتوای ناخالصی را در طول فرآیند سنتز پودر به شدت کنترل کنیم و اطمینان حاصل کنیم که هر "مولکول ماده خام" استانداردهای بالایی را برای ارائه بهترین پایه برای رشد کریستال دارد.

روش های سنتز چیست؟پودر SiC با خلوص بالا? 

در حال حاضر، سه رویکرد اصلی برای سنتز پودر SiC با خلوص بالا وجود دارد: روش‌های فاز بخار، فاز مایع و فاز جامد.

به طور هوشمندانه محتوای ناخالصی موجود در منبع گاز را کنترل می کند، از جمله روش های CVD (رسوب بخار شیمیایی) و پلاسما. CVD از "جادو" واکنش های دمای بالا برای به دست آوردن پودر SiC بسیار ریز و با خلوص بالا استفاده می کند. به عنوان مثال، با استفاده از (CH3)2SiCl2 به عنوان ماده خام، پودر نانو کاربید سیلیکون با خلوص بالا و اکسیژن کم با موفقیت در یک "کوره" در دماهای بین 1100 تا 1400 درجه سانتیگراد تهیه می شود، بسیار شبیه به مجسمه سازی دقیق در آثار هنری نفیس. دنیای میکروسکوپی از سوی دیگر، روش‌های پلاسما برای دستیابی به سنتز پودر SiC با خلوص بالا، به قدرت برخورد الکترون‌های پرانرژی متکی هستند. با استفاده از پلاسمای مایکروویو، تترمتیل سیلان (TMS) به عنوان گاز واکنش برای سنتز پودر SiC با خلوص بالا تحت "ضربه" الکترون های پر انرژی استفاده می شود. اگرچه روش فاز بخار می تواند خلوص بالایی را به دست آورد، اما هزینه بالا و سرعت سنتز آهسته آن، آن را شبیه به یک صنعتگر بسیار ماهر می کند که شارژ زیادی دارد و کند کار می کند و پاسخگویی به نیازهای تولید در مقیاس بزرگ را دشوار می کند.

روش سل-ژل در روش فاز مایع که قادر به سنتز خلوص بالا است، برجسته استپودر SiC. با استفاده از سل سیلیکون صنعتی و رزین فنولی محلول در آب به عنوان مواد خام، یک واکنش احیای کربوترمال در دماهای بالا انجام می شود تا در نهایت پودر SiC به دست آید. با این حال، روش فاز مایع نیز با مسائل هزینه بالا و فرآیند سنتز پیچیده روبرو است، بسیار شبیه جاده پر از خار، که اگرچه می تواند به هدف برسد، اما پر از چالش است.

از طریق این روش ها، محققان به تلاش خود برای بهبود خلوص و بازده پودر SiC ادامه می دهند و فناوری رشد تک کریستال های کاربید سیلیکون را به سطوح بالاتر ارتقا می دهند.

Semicorex ارائه می دهدHپودر SiC با خلوص بالابرای فرآیندهای نیمه هادی اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com