¿Qué es el grafito poroso de alta pureza?

En los últimos años, los requisitos de rendimiento para dispositivos electrónicos de potencia en términos de consumo de energía, volumen, eficiencia, etc. se han vuelto cada vez más altos. SIC tiene una mayor banda de banda, mayor resistencia al campo de descomposición, mayor conductividad térmica, mayor movilidad de electrones saturados y mayor estabilidad química, lo que compone las deficiencias de los materiales semiconductores tradicionales. Cómo cultivar cristales SIC de manera eficiente y a gran escala siempre ha sido un problema difícil, y la introducción de la alta purezagrafito porosoen los últimos años ha mejorado efectivamente la calidad deCrecimiento de un solo cristal de sic.

Propiedades físicas típicas del grafito poroso de vetek semiconductores:

Grafito poroso de alta pureza para el crecimiento de un solo cristal de SIC por método PVT

Ⅰ. Método PVT

El método PVT es el proceso principal para el cultivo de cristales individuales SIC. El proceso básico de crecimiento del cristal SIC se divide en la descomposición de sublimación de las materias primas a alta temperatura, transporte de sustancias de fase gaseosa bajo la acción del gradiente de temperatura y el crecimiento de recristalización de sustancias de fase gaseosa en el cristal de semillas. Según esto, el interior del crisol se divide en tres partes: área de materia prima, cavidad de crecimiento y cristal de semillas. En el área de la materia prima, el calor se transfiere en forma de radiación térmica y conducción de calor. Después de ser calentado, las materias primas SIC se descomponen principalmente por las siguientes reacciones:

Yc (s) = si (g) + c (s)

2sic (s) = si (g) + sic₂(gramo)

2sic (s) = c (s) + si₂C (G)

En el área de la materia prima, la temperatura disminuye desde la vecindad de la pared de crisol hasta la superficie de la materia prima, es decir, la temperatura del borde de la materia prima> Temperatura interna de materia interna> Temperatura de la superficie de la materia prima, lo que resulta en gradientes de temperatura axial y radial, cuyo tamaño tendrá un mayor impacto en el crecimiento de los cristales. Bajo la acción del gradiente de temperatura anterior, la materia prima comenzará a grafitar cerca de la pared de crisol, lo que resulta en cambios en el flujo de materiales y la porosidad. En la cámara de crecimiento, las sustancias gaseosas generadas en el área de la materia prima se transportan a la posición de cristal de semillas impulsadas por el gradiente de temperatura axial. Cuando la superficie del crisol del grafito no está cubierta con un recubrimiento especial, las sustancias gaseosas reaccionarán con la superficie del crisol, que corroe el crisol de grafito mientras cambia la relación C/Si en la cámara de crecimiento. El calor en esta área se transfiere principalmente en forma de radiación térmica. En la posición del cristal de la semilla, las sustancias gaseosas Si, Si2c, Sic2, etc. en la cámara de crecimiento se encuentran en un estado sobresaturado debido a la baja temperatura en el cristal de semillas, y la deposición y el crecimiento ocurren en la superficie del cristal de semillas. Las reacciones principales son las siguientes:

Y₂C (g) + sic₂(g) = 3sic (s)

Y (g) + sic₂(g) = 2sic (s)

Escenarios de aplicación deGrafito poroso de alta pureza en un solo cristal de crecimiento sichornos en ambientes de vacío o gas inerte de hasta 2650 ° C:

Según la investigación de la literatura, el grafito poroso de alta pureza es muy útil en el crecimiento del cristal único SIC. Comparamos el entorno de crecimiento del cristal único sic con y singrafito poroso de alta pureza.

Variación de temperatura a lo largo de la línea central del crisol para dos estructuras con y sin grafito poroso

En el área de la materia prima, las diferencias de temperatura superior e inferior de las dos estructuras son 64.0 y 48.0 ℃ respectivamente. La diferencia de temperatura superior e inferior del grafito poroso de alta pureza es relativamente pequeña, y la temperatura axial es más uniforme. En resumen, el grafito poroso de alta pureza juega primero un papel en el aislamiento del calor, que aumenta la temperatura general de las materias primas y reduce la temperatura en la cámara de crecimiento, que conduce a la sublimación y la descomposición de las materias primas. Al mismo tiempo, se reducen las diferencias de temperatura axial y radial en el área de la materia prima, y ​​se mejora la uniformidad de la distribución de temperatura interna. Ayuda a los cristales de SiC a crecer de manera rápida y uniforme.

Además del efecto de temperatura, el grafito poroso de alta pureza también cambiará la velocidad de flujo de gas en el horno de un solo cristal SIC. Esto se refleja principalmente en el hecho de que el grafito poroso de alta pureza ralentizará la velocidad de flujo del material en el borde, estabilizando así la velocidad de flujo de gas durante el crecimiento de cristales individuales SIC.

Ⅱ. El papel del grafito poroso de alta pureza en el horno de crecimiento de un solo cristal de SIC

En el horno de crecimiento de un solo cristal SIC con grafito poroso de alta pureza, el transporte de materiales está restringido por un grafito poroso de alta pureza, la interfaz es muy uniforme y no hay deformación en la interfaz de crecimiento. Sin embargo, el crecimiento de cristales SIC en el horno de crecimiento de un solo cristal SIC con grafito poroso de alta pureza es relativamente lento. Por lo tanto, para la interfaz cristalina, la introducción de grafito poroso de alta pureza suprime de manera efectiva la alta tasa de flujo del material causada por la grafitización de borde, lo que hace que el cristal SiC crezca uniformemente.

La interfaz cambia con el tiempo durante el crecimiento de un solo cristal de SIC con y sin grafito poroso de alta pureza

Por lo tanto, el grafito poroso de alta pureza es un medio efectivo para mejorar el entorno de crecimiento de los cristales SIC y optimizar la calidad del cristal.

La placa de grafito poroso es una forma de uso típico de grafito poroso

Diagrama esquemático de la preparación de un solo cristal de SIC utilizando una placa de grafito poroso y el método PVT deCVDYccrudo materialDe la comprensión del semiconductor

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