O que é grafite poroso de alta pureza? - Vetek

Nos últimos anos, os requisitos de desempenho para dispositivos eletrônicos de potência em termos de consumo de energia, volume, eficiência, etc., tornaram-se cada vez mais elevados. O SiC tem um bandgap maior, maior intensidade de campo de ruptura, maior condutividade térmica, maior mobilidade de elétrons saturados e maior estabilidade química, o que compensa as deficiências dos materiais semicondutores tradicionais. Como cultivar cristais de SiC de forma eficiente e em grande escala sempre foi um problema difícil, e a introdução de cristais de alta purezagrafite porosonos últimos anos melhorou efetivamente a qualidade doCrescimento de cristal único SiC.

Propriedades físicas típicas da grafite porosa VeTek Semiconductor:

Grafite porosa de alta pureza para crescimento de cristal único de SiC pelo método PVT

Ⅰ. Método PVT

O método PVT é o principal processo para o cultivo de monocristais de SiC. O processo básico de crescimento do cristal de SiC é dividido em decomposição por sublimação de matérias-primas em alta temperatura, transporte de substâncias em fase gasosa sob a ação do gradiente de temperatura e crescimento por recristalização de substâncias em fase gasosa no cristal semente. Com base nisso, o interior do cadinho é dividido em três partes: área de matéria-prima, cavidade de crescimento e cristal semente. Na área de matéria-prima, o calor é transferido na forma de radiação térmica e condução de calor. Depois de aquecidas, as matérias-primas de SiC são decompostas principalmente pelas seguintes reações:

EC(s) = Si(g) + C(s)

2SiC(s) = Si(g) + SiC₂(g)

2SiC(s) = C(s) + E₂C(g)

Na área da matéria-prima, a temperatura diminui da vizinhança da parede do cadinho até a superfície da matéria-prima, ou seja, a temperatura da borda da matéria-prima> temperatura interna da matéria-prima> temperatura da superfície da matéria-prima, resultando em gradientes de temperatura axial e radial, o cujo tamanho terá um impacto maior no crescimento do cristal. Sob a ação do gradiente de temperatura acima, a matéria-prima começará a grafitar próximo à parede do cadinho, resultando em alterações no fluxo e na porosidade do material. Na câmara de crescimento, as substâncias gasosas geradas na área da matéria-prima são transportadas para a posição do cristal semente impulsionada pelo gradiente axial de temperatura. Quando a superfície do cadinho de grafite não é coberta com um revestimento especial, as substâncias gasosas reagirão com a superfície do cadinho, corroendo o cadinho de grafite enquanto alteram a relação C/Si na câmara de crescimento. O calor nesta área é transferido principalmente na forma de radiação térmica. Na posição do cristal semente, as substâncias gasosas Si, Si2C, SiC2, etc. na câmara de crescimento estão em um estado supersaturado devido à baixa temperatura no cristal semente, e a deposição e o crescimento ocorrem na superfície do cristal semente. As principais reações são as seguintes:

E₂C (g) + SiC₂(g) = 3SiC(s)

E (g) + SiC₂(g) = 2SiC(s)

Cenários de aplicação degrafite poroso de alta pureza em crescimento de SiC de cristal únicofornos em ambientes de vácuo ou gás inerte até 2650°C:

De acordo com pesquisas bibliográficas, a grafite porosa de alta pureza é muito útil no crescimento do cristal único de SiC. Comparamos o ambiente de crescimento do cristal único de SiC com e semgrafite poroso de alta pureza.

Variação de temperatura ao longo da linha central do cadinho para duas estruturas com e sem grafite porosa

Na área de matéria-prima, as diferenças de temperatura superior e inferior das duas estruturas são de 64,0 e 48,0 ℃, respectivamente. A diferença de temperatura superior e inferior da grafite porosa de alta pureza é relativamente pequena e a temperatura axial é mais uniforme. Em resumo, a grafite porosa de alta pureza desempenha primeiro um papel de isolamento térmico, o que aumenta a temperatura geral das matérias-primas e reduz a temperatura na câmara de crescimento, o que conduz à completa sublimação e decomposição das matérias-primas. Ao mesmo tempo, as diferenças de temperatura axial e radial na área da matéria-prima são reduzidas e a uniformidade da distribuição da temperatura interna é melhorada. Ajuda os cristais de SiC a crescerem de forma rápida e uniforme.

Além do efeito da temperatura, a grafite porosa de alta pureza também alterará a taxa de fluxo de gás no forno de cristal único de SiC. Isto se reflete principalmente no fato de que a grafite porosa de alta pureza irá desacelerar a taxa de fluxo do material na borda, estabilizando assim a taxa de fluxo do gás durante o crescimento dos monocristais de SiC.

Ⅱ. O papel da grafite porosa de alta pureza no forno de crescimento de cristal único SIC

No forno de crescimento de cristal único SIC com grafite porosa de alta pureza, o transporte de materiais é restrito pela grafite porosa de alta pureza, a interface é muito uniforme e não há deformação das bordas na interface de crescimento. No entanto, o crescimento de cristais de SiC no forno de crescimento de cristal único SIC com grafite porosa de alta pureza é relativamente lento. Portanto, para a interface do cristal, a introdução de grafite porosa de alta pureza suprime efetivamente a alta taxa de fluxo de material causada pela grafitização da borda, fazendo assim com que o cristal de SiC cresça uniformemente.

A interface muda ao longo do tempo durante o crescimento do cristal único de SiC com e sem grafite poroso de alta pureza

Portanto, a grafite porosa de alta pureza é um meio eficaz para melhorar o ambiente de crescimento dos cristais de SiC e otimizar a qualidade do cristal.

A placa de grafite porosa é uma forma típica de uso de grafite porosa

Diagrama esquemático da preparação de cristal único de SiC usando placa de grafite porosa e o método PVT deDCVECcru materialda VeTek Semiconductor

A vantagem da VeTek Semiconductor reside em sua forte equipe técnica e excelente equipe de atendimento. De acordo com suas necessidades, podemos personalizarhalta purezagrafite porosoeprodutos para ajudá-lo a obter grandes progressos e vantagens na indústria de crescimento de cristal único de SiC.