Τι είναι ο πορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας; - Vetek

Τα τελευταία χρόνια, οι απαιτήσεις απόδοσης για ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, τον όγκο, την απόδοση κ.λπ. έχουν γίνει ολοένα και υψηλότερες. Το SiC έχει μεγαλύτερο διάκενο ζώνης, μεγαλύτερη ένταση πεδίου διάσπασης, υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα, υψηλότερη κινητικότητα κορεσμένων ηλεκτρονίων και υψηλότερη χημική σταθερότητα, γεγονός που αντισταθμίζει τις ελλείψεις των παραδοσιακών υλικών ημιαγωγών. Το πώς να καλλιεργήσετε κρυστάλλους SiC αποτελεσματικά και σε μεγάλη κλίμακα ήταν πάντα ένα δύσκολο πρόβλημα και η εισαγωγή υψηλής καθαρότηταςπορώδης γραφίτηςτα τελευταία χρόνια έχει βελτιώσει αποτελεσματικά την ποιότητα τουΑνάπτυξη μονοκρυστάλλου SiC.

Τυπικές φυσικές ιδιότητες του πορώδους γραφίτη VeTek Semiconductor:

Πορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας για ανάπτυξη μονοκρυστάλλου SiC με τη μέθοδο PVT

Ⅰ. Μέθοδος PVT

Η μέθοδος PVT είναι η κύρια διαδικασία για την ανάπτυξη μονοκρυστάλλων SiC. Η βασική διαδικασία ανάπτυξης κρυστάλλων SiC χωρίζεται σε αποσύνθεση εξάχνωσης των πρώτων υλών σε υψηλή θερμοκρασία, μεταφορά ουσιών αέριας φάσης υπό τη δράση της βαθμίδας θερμοκρασίας και ανάπτυξη ανακρυστάλλωσης ουσιών αέριας φάσης στον κρύσταλλο των σπόρων. Με βάση αυτό, το εσωτερικό του χωνευτηρίου χωρίζεται σε τρία μέρη: περιοχή πρώτης ύλης, κοιλότητα ανάπτυξης και κρύσταλλο σπόρων. Στην περιοχή της πρώτης ύλης, η θερμότητα μεταφέρεται με τη μορφή θερμικής ακτινοβολίας και αγωγιμότητας θερμότητας. Μετά τη θέρμανση, οι πρώτες ύλες SiC αποσυντίθενται κυρίως από τις ακόλουθες αντιδράσεις:

ΚαιC(s) = Si(g) + C(s)

2SiC(s) = Si(g) + SiC₂(σολ)

2SiC(s) = C(s) + Και₂C(g)

Στην περιοχή της πρώτης ύλης, η θερμοκρασία μειώνεται από την περιοχή του τοιχώματος του χωνευτηρίου στην επιφάνεια της πρώτης ύλης, δηλαδή, η θερμοκρασία της άκρης της πρώτης ύλης > η εσωτερική θερμοκρασία της πρώτης ύλης > η θερμοκρασία της επιφάνειας της πρώτης ύλης, με αποτέλεσμα αξονικές και ακτινικές διαβαθμίσεις θερμοκρασίας, το μέγεθος των οποίων θα έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στην ανάπτυξη των κρυστάλλων. Υπό τη δράση της παραπάνω διαβάθμισης θερμοκρασίας, η πρώτη ύλη θα αρχίσει να γραφιτίζεται κοντά στο τοίχωμα του χωνευτηρίου, με αποτέλεσμα αλλαγές στη ροή του υλικού και στο πορώδες. Στον θάλαμο ανάπτυξης, οι αέριες ουσίες που παράγονται στην περιοχή της πρώτης ύλης μεταφέρονται στη θέση του κρυστάλλου των σπόρων που οδηγούνται από την αξονική κλίση θερμοκρασίας. Όταν η επιφάνεια του χωνευτηρίου γραφίτη δεν καλύπτεται με ειδική επίστρωση, οι αέριες ουσίες θα αντιδράσουν με την επιφάνεια του χωνευτηρίου, διαβρώνοντας το χωνευτήριο γραφίτη ενώ αλλάζει η αναλογία C/Si στον θάλαμο ανάπτυξης. Η θερμότητα σε αυτή την περιοχή μεταφέρεται κυρίως με τη μορφή θερμικής ακτινοβολίας. Στη θέση των κρυστάλλων του σπόρου, οι αέριες ουσίες Si, Si2C, SiC2, κ.λπ. στον θάλαμο ανάπτυξης βρίσκονται σε υπερκορεσμένη κατάσταση λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας στον κρύσταλλο του σπόρου, και η εναπόθεση και η ανάπτυξη εμφανίζονται στην επιφάνεια του κρυστάλλου των σπόρων. Οι κύριες αντιδράσεις είναι οι εξής:

Και₂C (g) + SiC₂(g) = 3SiC (s)

Και (g) + SiC₂(g) = 2SiC (s)

Σενάρια εφαρμογής τουπορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας σε μονοκρυσταλλική ανάπτυξη SiCφούρνοι σε περιβάλλον κενού ή αδρανούς αερίου έως 2650°C:

Σύμφωνα με τη βιβλιογραφική έρευνα, ο πορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας είναι πολύ χρήσιμος στην ανάπτυξη του μονοκρυστάλλου SiC. Συγκρίναμε το περιβάλλον ανάπτυξης μονοκρυστάλλου SiC με και χωρίςπορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας.

Διακύμανση θερμοκρασίας κατά μήκος της κεντρικής γραμμής του χωνευτηρίου για δύο κατασκευές με και χωρίς πορώδη γραφίτη

Στην περιοχή της πρώτης ύλης, οι διαφορές θερμοκρασίας πάνω και κάτω των δύο δομών είναι 64,0 και 48,0 ℃ αντίστοιχα. Η διαφορά θερμοκρασίας πάνω και κάτω του πορώδους γραφίτη υψηλής καθαρότητας είναι σχετικά μικρή και η αξονική θερμοκρασία είναι πιο ομοιόμορφη. Συνοπτικά, ο πορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας παίζει πρώτα ένα ρόλο θερμομόνωσης, που αυξάνει τη συνολική θερμοκρασία των πρώτων υλών και μειώνει τη θερμοκρασία στον θάλαμο ανάπτυξης, γεγονός που ευνοεί την πλήρη εξάχνωση και αποσύνθεση των πρώτων υλών. Ταυτόχρονα, μειώνονται οι αξονικές και ακτινικές διαφορές θερμοκρασίας στην περιοχή της πρώτης ύλης και ενισχύεται η ομοιομορφία της εσωτερικής κατανομής θερμοκρασίας. Βοηθά τους κρυστάλλους SiC να μεγαλώνουν γρήγορα και ομοιόμορφα.

Εκτός από το φαινόμενο θερμοκρασίας, ο πορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας θα αλλάξει επίσης τον ρυθμό ροής αερίου στον κλίβανο μονού κρυστάλλου SiC. Αυτό αντικατοπτρίζεται κυρίως στο γεγονός ότι ο υψηλής καθαρότητας πορώδης γραφίτης θα επιβραδύνει τον ρυθμό ροής του υλικού στην άκρη, σταθεροποιώντας έτσι τον ρυθμό ροής αερίου κατά την ανάπτυξη μονοκρυστάλλων SiC.

Ⅱ. Ο ρόλος του πορώδους γραφίτη υψηλής καθαρότητας στον κλίβανο ανάπτυξης μονού κρυστάλλου SIC

Στον κλίβανο ανάπτυξης μονού κρυστάλλου SIC με πορώδες γραφίτη υψηλής καθαρότητας, η μεταφορά υλικών περιορίζεται από πορώδη γραφίτη υψηλής καθαρότητας, η διεπαφή είναι πολύ ομοιόμορφη και δεν υπάρχει παραμόρφωση άκρων στη διεπαφή ανάπτυξης. Ωστόσο, η ανάπτυξη κρυστάλλων SiC στον κλίβανο ανάπτυξης μονού κρυστάλλου SIC με πορώδη γραφίτη υψηλής καθαρότητας είναι σχετικά αργή. Επομένως, για την κρυσταλλική διεπαφή, η εισαγωγή πορώδους γραφίτη υψηλής καθαρότητας καταστέλλει αποτελεσματικά τον υψηλό ρυθμό ροής υλικού που προκαλείται από τη γραφιτοποίηση των άκρων, κάνοντας έτσι τον κρύσταλλο SiC να αναπτύσσεται ομοιόμορφα.

Η διεπαφή αλλάζει με την πάροδο του χρόνου κατά την ανάπτυξη μονοκρυστάλλου SiC με και χωρίς πορώδη γραφίτη υψηλής καθαρότητας

Επομένως, ο πορώδης γραφίτης υψηλής καθαρότητας είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για τη βελτίωση του περιβάλλοντος ανάπτυξης των κρυστάλλων SiC και τη βελτιστοποίηση της ποιότητας των κρυστάλλων.

Η πορώδης πλάκα γραφίτη είναι μια τυπική μορφή χρήσης πορώδους γραφίτη

Σχηματικό διάγραμμα παρασκευής μονοκρυστάλλου SiC με χρήση πορώδους πλάκας γραφίτη και τη μέθοδο PVTCVDΟύτωακατέργαστος υλικόαπό την VeTek Semiconductor

Το πλεονέκτημα της VeTek Semiconductor έγκειται στην ισχυρή τεχνική ομάδα και την εξαιρετική ομάδα σέρβις. Σύμφωνα με τις ανάγκες σας, μπορούμε να προσαρμόσουμε κατάλληλαhυψηλή καθαρότηταπορώδες γραφίτηeπροϊόντα για εσάς που θα σας βοηθήσουν να σημειώσετε μεγάλη πρόοδο και πλεονεκτήματα στη βιομηχανία ανάπτυξης μονού κρυστάλλου SiC.