گرافیت متخلخل با خلوص بالا چیست؟ - وتک

در سال های اخیر، الزامات عملکرد دستگاه های الکترونیکی قدرت از نظر مصرف انرژی، حجم، کارایی و غیره به طور فزاینده ای افزایش یافته است. SiC دارای شکاف باند بزرگتر، قدرت میدان شکست بالاتر، رسانایی حرارتی بالاتر، تحرک الکترون اشباع بالاتر و پایداری شیمیایی بالاتر است که کاستی های مواد نیمه هادی سنتی را جبران می کند. نحوه رشد کریستال های SiC به طور موثر و در مقیاس بزرگ همیشه یک مشکل دشوار بوده است و معرفی مواد با خلوص بالاگرافیت متخلخلدر سال های اخیر به طور موثر کیفیت را بهبود بخشیده استرشد تک کریستال SiC.

خواص فیزیکی معمول گرافیت متخلخل نیمه هادی VeTek:

گرافیت متخلخل با خلوص بالا برای رشد تک کریستال SiC به روش PVT

Ⅰ. روش PVT

روش PVT فرآیند اصلی برای رشد تک بلورهای SiC است. فرآیند اصلی رشد کریستال SiC به تجزیه تصعید مواد خام در دمای بالا، انتقال مواد فاز گاز تحت عمل گرادیان دما و رشد تبلور مجدد مواد فاز گاز در کریستال دانه تقسیم می‌شود. بر این اساس، داخل بوته به سه قسمت منطقه مواد اولیه، حفره رشد و بلور بذر تقسیم می شود. در منطقه مواد خام، گرما به صورت تابش حرارتی و هدایت گرما منتقل می شود. مواد خام SiC پس از گرم شدن عمدتاً توسط واکنش های زیر تجزیه می شوند:

وC(s) = Si(g) + C(s)

2SiC(s) = Si(g) + SiC₂(g)

2SiC(s) = C(s) + و₂C(g)

در ناحیه مواد خام، دما از مجاورت دیواره بوته به سطح ماده خام کاهش می‌یابد، یعنی دمای لبه ماده خام > دمای داخلی ماده خام > دمای سطح ماده خام، و در نتیجه شیب دمایی محوری و شعاعی ایجاد می‌شود. که اندازه آن تاثیر بیشتری بر رشد کریستال خواهد داشت. تحت تأثیر گرادیان دمایی بالا، ماده خام در نزدیکی دیواره بوته شروع به گرافیت شدن می کند و در نتیجه جریان مواد و تخلخل را تغییر می دهد. در محفظه رشد، مواد گازی تولید شده در منطقه مواد خام به موقعیت کریستال بذر که توسط گرادیان دمای محوری هدایت می شود، منتقل می شوند. هنگامی که سطح بوته گرافیتی با پوشش خاصی پوشانده نشود، مواد گازی با سطح بوته واکنش داده و در حالی که نسبت C/Si در محفظه رشد تغییر می کند، بوته گرافیتی را خورده می کند. گرما در این ناحیه عمدتاً به صورت تابش حرارتی منتقل می شود. در موقعیت کریستال بذر، مواد گازی Si، Si2C، SiC2 و غیره در محفظه رشد به دلیل دمای پایین در کریستال دانه در حالت اشباع بیش از حد قرار دارند و رسوب و رشد در سطح کریستال دانه اتفاق می افتد. واکنش های اصلی به شرح زیر است:

و₂C (g) + SiC₂(g) = 3SiC (s)

و (g) + SiC₂(g) = 2SiC (s)

سناریوهای کاربردی ازگرافیت متخلخل با خلوص بالا در رشد SiC تک کریستالیکوره ها در محیط های خلاء یا گاز بی اثر تا دمای 2650 درجه سانتی گراد:

طبق تحقیقات ادبیات، گرافیت متخلخل با خلوص بالا در رشد تک بلور SiC بسیار مفید است. ما محیط رشد تک کریستال SiC را با و بدون آن مقایسه کردیمگرافیت متخلخل با خلوص بالا.

تغییرات دما در امتداد خط مرکزی بوته برای دو ساختار با و بدون گرافیت متخلخل

در منطقه مواد خام، اختلاف دمای بالا و پایین دو ساختار به ترتیب 64.0 و 48.0 ℃ است. اختلاف دمای بالا و پایین گرافیت متخلخل با خلوص بالا نسبتاً کم است و دمای محوری یکنواخت تر است. به طور خلاصه، گرافیت متخلخل با خلوص بالا ابتدا نقش عایق حرارتی را ایفا می کند که باعث افزایش دمای کلی مواد خام و کاهش دما در محفظه رشد می شود که منجر به تصعید و تجزیه کامل مواد خام می شود. در همان زمان، اختلاف دمای محوری و شعاعی در منطقه مواد خام کاهش می‌یابد و یکنواختی توزیع دمای داخلی افزایش می‌یابد. این به رشد سریع و یکنواخت کریستال های SiC کمک می کند.

علاوه بر اثر دما، گرافیت متخلخل با خلوص بالا نرخ جریان گاز را در کوره تک بلور SiC نیز تغییر می‌دهد. این عمدتاً در این واقعیت منعکس می شود که گرافیت متخلخل با خلوص بالا سرعت جریان مواد را در لبه کاهش می دهد و در نتیجه سرعت جریان گاز را در طول رشد تک بلورهای SiC تثبیت می کند.

Ⅱ. نقش گرافیت متخلخل با خلوص بالا در کوره رشد تک کریستال SIC

در کوره رشد تک کریستال SIC با گرافیت متخلخل با خلوص بالا، حمل و نقل مواد توسط گرافیت متخلخل با خلوص بالا محدود می شود، رابط بسیار یکنواخت است و هیچ تاب خوردن لبه در سطح مشترک رشد وجود ندارد. با این حال، رشد بلورهای SiC در کوره رشد تک بلور SIC با گرافیت متخلخل با خلوص بالا نسبتا کند است. بنابراین، برای رابط کریستالی، معرفی گرافیت متخلخل با خلوص بالا به طور موثر نرخ جریان بالای مواد ناشی از گرافیتی شدن لبه را سرکوب می کند، در نتیجه کریستال SiC به طور یکنواخت رشد می کند.

رابط در طول زمان در طول رشد تک کریستال SiC با و بدون گرافیت متخلخل با خلوص بالا تغییر می کند

بنابراین، گرافیت متخلخل با خلوص بالا وسیله ای موثر برای بهبود محیط رشد کریستال های SiC و بهینه سازی کیفیت کریستال است.

صفحه گرافیت متخلخل یک نوع استفاده معمولی از گرافیت متخلخل است

نمودار شماتیک تهیه تک کریستال SiC با استفاده از صفحه گرافیت متخلخل و روش PVTCVDوCخام مواداز نیمه هادی VeTek

مزیت VeTek Semiconductor در تیم فنی قوی و تیم خدمات عالی آن نهفته است. با توجه به نیاز شما، ما می توانیم مناسب خیاط کنیمhخلوص بالاگرافیت متخلخلeمحصولاتی برای شما که به شما کمک می کند پیشرفت و مزایای زیادی در صنعت رشد تک کریستال SiC داشته باشید.