تصنيع مسحوق كربيد السيليكون عالي النقاء

كيف يحقق SiC مكانته البارزة في مجال أشباه الموصلات؟ 

ويرجع ذلك في المقام الأول إلى خصائص فجوة النطاق الواسعة الاستثنائية التي تتراوح من 2.3 إلى 3.3 فولت، مما يجعلها مادة مثالية لتصنيع الأجهزة الإلكترونية عالية التردد وعالية الطاقة. ويمكن تشبيه هذه الميزة ببناء طريق سريع واسع للإشارات الإلكترونية، مما يضمن المرور السلس للإشارات عالية التردد ووضع أساس متين لمعالجة ونقل البيانات بشكل أكثر كفاءة وسرعة.

تعد فجوة نطاقها الواسعة، التي تتراوح من 2.3 إلى 3.3 فولت، عاملاً رئيسياً، مما يجعلها مثالية للأجهزة الإلكترونية عالية التردد وعالية الطاقة. يبدو الأمر كما لو أن طريقًا سريعًا واسعًا قد تم تمهيده للإشارات الإلكترونية، مما يسمح لها بالسفر دون عوائق، وبالتالي إنشاء أساس قوي لتعزيز الكفاءة والسرعة في معالجة البيانات ونقلها.

تتميز بموصلية حرارية عالية، والتي يمكن أن تصل إلى 3.6 إلى 4.8 واط·سم⁻¹·ك⁻¹. وهذا يعني أنه يمكنه تبديد الحرارة بسرعة، ويعمل بمثابة "محرك" تبريد فعال للأجهزة الإلكترونية. وبالتالي، فإن SiC يؤدي أداءً جيدًا بشكل استثنائي في تطبيقات الأجهزة الإلكترونية الصعبة التي تتطلب مقاومة للإشعاع والتآكل. سواء كنت تواجه التحدي المتمثل في إشعاع الأشعة الكونية في استكشاف الفضاء أو التعامل مع التآكل في البيئات الصناعية القاسية، يمكن لـ SiC العمل بثبات والبقاء ثابتًا.

حركية تشبع الموجة الحاملة العالية، تتراوح من 1.9 إلى 2.6 × 10⁷ سم·ث⁻¹. تعمل هذه الميزة على توسيع إمكانات تطبيقها في مجال أشباه الموصلات، مما يعزز بشكل فعال أداء الأجهزة الإلكترونية من خلال ضمان الحركة السريعة والفعالة للإلكترونات داخل الأجهزة، وبالتالي توفير دعم قوي لتحقيق وظائف أكثر قوة.

كيف تطور تاريخ تطور المواد البلورية SiC (كربيد السيليكون)؟ 

إن النظر إلى الوراء في تطور المواد البلورية SiC يشبه تقليب صفحات كتاب التقدم العلمي والتكنولوجي. في وقت مبكر من عام 1892، اخترع أتشيسون طريقة للتوليفمسحوق كربيد السيليكونمن السيليكا والكربون، وبالتالي البدء في دراسة مواد كربيد السيليكون. ومع ذلك، فإن نقاء وحجم مواد SiC التي تم الحصول عليها في ذلك الوقت كانت محدودة، مثل الكثير من الرضيع في ملابس التقميط، على الرغم من امتلاكه إمكانات لا حصر لها، إلا أنه لا يزال بحاجة إلى النمو والصقل المستمر.

كان ذلك في عام 1955 عندما نجحت شركة Lely في تنمية بلورات SiC النقية نسبيًا من خلال تقنية التسامي، مما يمثل علامة فارقة مهمة في تاريخ SiC. ومع ذلك، فإن المواد التي تشبه لوحة SiC والتي تم الحصول عليها بهذه الطريقة كانت صغيرة الحجم ولها اختلافات كبيرة في الأداء، تشبه إلى حد كبير مجموعة من الجنود غير المستويين، مما يجعل من الصعب تشكيل قوة قتالية قوية في مجالات التطبيقات المتطورة.

كان ذلك بين عامي 1978 و1981 عندما اعتمد تايروف وتسفيتكوف على طريقة ليلي من خلال إدخال بلورات البذور وتصميم تدرجات درجة الحرارة بعناية للتحكم في نقل المواد. جلبت هذه الخطوة المبتكرة، المعروفة الآن باسم طريقة Lely المحسنة أو طريقة التسامي بمساعدة البذور (PVT)، فجرًا جديدًا لنمو بلورات SiC، مما عزز بشكل كبير جودة بلورات SiC والتحكم في حجمها، ووضع أساسًا متينًا لبلورات SiC. تطبيق واسع النطاق لـ SiC في مختلف المجالات.

ما هي العناصر الأساسية في نمو بلورات SiC المفردة؟ 

تلعب جودة مسحوق SiC دورًا حاسمًا في عملية نمو بلورات SiC المفردة. عند الاستخداممسحوق β-SiCلتنمية بلورات SiC المفردة، قد يحدث انتقال طوري إلى α-SiC. يؤثر هذا التحول على النسبة المولية Si/C في مرحلة البخار، تمامًا مثل عملية التوازن الكيميائي الدقيقة؛ بمجرد تعطيله، يمكن أن يتأثر نمو البلورات سلبًا، على غرار عدم استقرار الأساس الذي يؤدي إلى ميل المبنى بأكمله.

أنها تأتي بشكل رئيسي من مسحوق SiC، مع وجود علاقة خطية وثيقة بينهما. وبعبارة أخرى، كلما زادت درجة نقاء المسحوق، كلما كانت جودة البلورة المنفردة أفضل. لذلك، يصبح تحضير مسحوق SiC عالي النقاء هو المفتاح لتجميع بلورات SiC المفردة عالية الجودة. وهذا يتطلب منا التحكم الصارم في محتوى الشوائب أثناء عملية تصنيع المسحوق، مما يضمن أن كل "جزيء مادة خام" يلبي المعايير العالية لتوفير أفضل أساس لنمو البلورات.

ما هي طرق التوليفمسحوق SiC عالي النقاء؟ 

حاليًا، هناك ثلاث طرق رئيسية لتصنيع مسحوق SiC عالي النقاء: طور البخار، والطور السائل، وطرق الطور الصلب.

فهو يتحكم بذكاء في محتوى الشوائب في مصدر الغاز، بما في ذلك CVD (ترسيب البخار الكيميائي) وطرق البلازما. تستخدم CVD "سحر" التفاعلات ذات درجات الحرارة العالية للحصول على مسحوق SiC فائق النقاء وعالي النقاء. على سبيل المثال، باستخدام (CH₃)₂SiCl₂ كمادة خام، يتم تحضير مسحوق كربيد السيليكون النانوي عالي النقاء ومنخفض الأكسجين بنجاح في "فرن" عند درجات حرارة تتراوح من 1100 إلى 1400 درجة مئوية، تمامًا مثل نحت الأعمال الفنية الرائعة بدقة في العالم المجهري. من ناحية أخرى، تعتمد طرق البلازما على قوة تصادمات الإلكترونات عالية الطاقة لتحقيق تخليق عالي النقاء لمسحوق SiC. باستخدام بلازما الميكروويف، يتم استخدام رباعي ميثيل سيلان (TMS) كغاز تفاعل لتجميع مسحوق SiC عالي النقاء تحت "تأثير" الإلكترونات عالية الطاقة. على الرغم من أن طريقة الطور البخاري يمكن أن تحقق درجة نقاء عالية، إلا أن تكلفتها العالية ومعدل تصنيعها البطيء يجعلها أقرب إلى حرفي ماهر يتقاضى الكثير ويعمل ببطء، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات الإنتاج على نطاق واسع.

تبرز طريقة sol-gel في طريقة الطور السائل، فهي قادرة على تصنيع درجة نقاء عاليةمسحوق كربيد السيليكون. باستخدام محلول السيليكون الصناعي وراتنج الفينول القابل للذوبان في الماء كمواد خام، يتم إجراء تفاعل اختزال كربوثيرمي عند درجات حرارة عالية للحصول في النهاية على مسحوق SiC. ومع ذلك، فإن طريقة الطور السائل تواجه أيضًا مشكلات التكلفة العالية وعملية التوليف المعقدة، مثل الطريق المليء بالأشواك، والذي على الرغم من أنه يمكن أن يصل إلى الهدف، إلا أنه مليء بالتحديات.

من خلال هذه الأساليب، يواصل الباحثون السعي لتحسين نقاء وإنتاجية مسحوق SiC، وتعزيز تكنولوجيا نمو بلورات كربيد السيليكون المفردة إلى مستويات أعلى.

عروض سيميكوركسHمسحوق SiC عالي النقاءلعمليات أشباه الموصلات. إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com