ما هو الجرافيت المسامي عالي النقاء؟ - فيتيك

في السنوات الأخيرة، أصبحت متطلبات الأداء لأجهزة الطاقة الإلكترونية من حيث استهلاك الطاقة والحجم والكفاءة وما إلى ذلك أعلى بشكل متزايد. يتمتع SiC بفجوة نطاق أكبر، وقوة مجال انهيار أعلى، وموصلية حرارية أعلى، وحركة إلكترونية مشبعة أعلى، واستقرار كيميائي أعلى، مما يعوض عن أوجه القصور في مواد أشباه الموصلات التقليدية. إن كيفية زراعة بلورات SiC بكفاءة وعلى نطاق واسع كانت دائمًا مشكلة صعبة، وكان إدخال بلورات عالية النقاءالجرافيت المساميفي السنوات الأخيرة تحسنت نوعية بشكل فعالنمو بلورة واحدة SiC.

الخصائص الفيزيائية النموذجية للجرافيت المسامي لأشباه الموصلات VeTek:

جرافيت مسامي عالي النقاء لنمو بلورة مفردة من SiC بطريقة PVT

Ⅰ. طريقة PVT

طريقة PVT هي العملية الرئيسية لزراعة بلورات SiC المفردة. تنقسم العملية الأساسية لنمو بلورات SiC إلى تحلل التسامي للمواد الخام عند درجة حرارة عالية، ونقل مواد الطور الغازي تحت تأثير التدرج في درجة الحرارة، وإعادة بلورة نمو مواد الطور الغازي في بلورة البذور. بناءً على ذلك، يتم تقسيم الجزء الداخلي للبوتقة إلى ثلاثة أجزاء: منطقة المواد الخام، وتجويف النمو، وبلورة البذور. في منطقة المواد الخام، يتم نقل الحرارة في شكل إشعاع حراري وتوصيل الحرارة. بعد تسخينها، تتحلل المواد الخام المصنوعة من كربيد السيليكون بشكل رئيسي عن طريق التفاعلات التالية:

كربيد (ق) = سي (ز) + ج (ق)

2SiC(s) = Si(g) + SiC₂(ز)

2SiC(s) = C(s) + و₂ج(ز)

في منطقة المواد الخام، تنخفض درجة الحرارة من المنطقة المجاورة لجدار البوتقة إلى سطح المادة الخام، أي درجة حرارة حافة المادة الخام> درجة الحرارة الداخلية للمادة الخام> درجة حرارة سطح المادة الخام، مما يؤدي إلى تدرجات درجة الحرارة المحورية والقطرية، حجمها سيكون له تأثير أكبر على نمو البلورات. تحت تأثير التدرج الحراري المذكور أعلاه، ستبدأ المواد الخام في الجرافيت بالقرب من جدار البوتقة، مما يؤدي إلى تغيرات في تدفق المواد والمسامية. في غرفة النمو، يتم نقل المواد الغازية المتولدة في منطقة المواد الخام إلى موضع بلورة البذور مدفوعًا بتدرج درجة الحرارة المحوري. عندما لا يتم تغطية سطح بوتقة الجرافيت بطبقة خاصة، سوف تتفاعل المواد الغازية مع سطح البوتقة، مما يؤدي إلى تآكل بوتقة الجرافيت أثناء تغيير نسبة C/Si في غرفة النمو. تنتقل الحرارة في هذه المنطقة بشكل أساسي على شكل إشعاع حراري. في موضع بلورة البذرة، تكون المواد الغازية Si وSi2C وSiC2 وما إلى ذلك في غرفة النمو في حالة مفرطة التشبع بسبب انخفاض درجة الحرارة عند بلورة البذرة، ويحدث الترسب والنمو على سطح بلورة البذرة. ردود الفعل الرئيسية هي كما يلي:

و₂ج (ز) + كربيد السيليكا₂(ز) = 3SiC (ق)

سي (ز) + كربيد السيليكون₂(ز) = 2SiC (ق)

سيناريوهات التطبيقالجرافيت المسامي عالي النقاء في نمو SiC أحادي البلورةأفران في بيئات فراغ أو غاز خامل تصل إلى 2650 درجة مئوية:

وفقًا لأبحاث الأدبيات، فإن الجرافيت المسامي عالي النقاء مفيد جدًا في نمو بلورة SiC المفردة. قمنا بمقارنة بيئة النمو لبلورة SiC المفردة مع وبدونالجرافيت المسامي عالي النقاء.

اختلاف درجة الحرارة على طول الخط المركزي للبوتقة في هيكلين مع أو بدون الجرافيت المسامي

في منطقة المواد الخام، تبلغ اختلافات درجة الحرارة العلوية والسفلية للهيكلين 64.0 و48.0 درجة مئوية على التوالي. الفرق في درجة الحرارة العلوية والسفلية للجرافيت المسامي عالي النقاء صغير نسبيًا، ودرجة الحرارة المحورية أكثر تجانسًا. باختصار، يلعب الجرافيت المسامي عالي النقاء أولاً دور العزل الحراري، مما يزيد من درجة الحرارة الإجمالية للمواد الخام ويقلل من درجة الحرارة في غرفة النمو، مما يفضي إلى التسامي والتحلل الكامل للمواد الخام. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل اختلافات درجة الحرارة المحورية والشعاعية في منطقة المواد الخام، ويتم تعزيز توحيد توزيع درجة الحرارة الداخلية. فهو يساعد بلورات SiC على النمو بسرعة وبشكل متساو.

بالإضافة إلى تأثير درجة الحرارة، فإن الجرافيت المسامي عالي النقاء سيغير أيضًا معدل تدفق الغاز في الفرن البلوري الأحادي SiC. وينعكس هذا بشكل أساسي في حقيقة أن الجرافيت المسامي عالي النقاء سوف يبطئ معدل تدفق المواد عند الحافة، وبالتالي استقرار معدل تدفق الغاز أثناء نمو بلورات SiC المفردة.

Ⅱ. دور الجرافيت المسامي عالي النقاء في فرن النمو البلوري الأحادي SIC

في فرن النمو البلوري الأحادي SIC مع الجرافيت المسامي عالي النقاء، يتم تقييد نقل المواد بواسطة الجرافيت المسامي عالي النقاء، والواجهة موحدة جدًا، ولا يوجد أي تزييف حافة في واجهة النمو. ومع ذلك، فإن نمو بلورات SiC في فرن النمو البلوري الأحادي SIC مع الجرافيت المسامي عالي النقاء يكون بطيئًا نسبيًا. لذلك، بالنسبة للواجهة البلورية، فإن إدخال الجرافيت المسامي عالي النقاء يمنع بشكل فعال معدل تدفق المواد المرتفع الناتج عن جرافيت الحافة، مما يجعل بلورة SiC تنمو بشكل موحد.

تتغير الواجهة بمرور الوقت أثناء نمو بلورة SiC المفردة مع أو بدون جرافيت مسامي عالي النقاء

لذلك، يعد الجرافيت المسامي عالي النقاء وسيلة فعالة لتحسين بيئة نمو بلورات SiC وتحسين جودة البلورة.

لوحة الجرافيت المسامية هي شكل استخدام نموذجي للجرافيت المسامي

رسم تخطيطي لتحضير بلورة أحادية من SiC باستخدام لوحة الجرافيت المسامية وطريقة PVTالأمراض القلبية الوعائيةكربيد كربيدخام مادةمن شركة VeTek لأشباه الموصلات

تكمن ميزة VeTek Semiconductor في فريقها الفني القوي وفريق الخدمة الممتاز. وفقا لاحتياجاتك، يمكننا أن نصمم لك ما يناسبكhعالية النقاءالجرافيت المساميeمنتجات لك لمساعدتك على تحقيق تقدم ومزايا كبيرة في صناعة النمو البلوري الفردي SiC.