Развој и примена на силициум карбид (SiC)
1. Век на иновации во SiC
Патувањето на силициум карбид (SiC) започна во 1893 година, кога Едвард Гудрих Ачесон ја дизајнираше печката Ачесон, користејќи јаглеродни материјали за да го постигне индустриското производство на SiC преку електрично загревање на кварц и јаглерод. Овој изум го означи почетокот на индустријализацијата на SiC и му донесе патент на Ачесон.
Во почетокот на 20 век, SiC првенствено се користел како абразив поради неговата извонредна цврстина и отпорност на абење. До средината на 20 век, напредокот во технологијата за таложење на хемиска пареа (CVD) отвори нови можности. Истражувачите од Bell Labs, предводени од Рустум Рој, ја поставија основата за CVD SiC, постигнувајќи ги првите SiC облоги на графитни површини.
1970-тите забележаа голем напредок кога Union Carbide Corporation примени графит обложен со SiC во епитаксијалниот раст на полупроводничките материјали галиум нитрид (GaN). Овој напредок одигра клучна улога во LED диоди и ласери базирани на GaN со високи перформанси. Во текот на децениите, SiC облогите се проширија надвор од полупроводниците до апликации во воздушната, автомобилската и енергетската електроника, благодарение на подобрувањата во производствените техники.
Денес, иновациите како термалното прскање, PVD и нанотехнологијата дополнително ги подобруваат перформансите и примената на SiC облогите, покажувајќи го неговиот потенцијал во најсовремените полиња.
2. Разбирање на кристалните структури и употребата на SiC
SiC може да се пофали со преку 200 политипови, категоризирани според нивните атомски распореди во кубни (3C), шестоаголни (H) и ромбоедрални (R) структури. Меѓу нив, 4H-SiC и 6H-SiC се широко користени во уреди со висока моќност и оптоелектронски уреди, соодветно, додека β-SiC е ценет поради неговата супериорна топлинска спроводливост, отпорност на абење и отпорност на корозија.
β-SiCуникатни својства, како што е топлинска спроводливост на120-200 W/m·Kи коефициентот на термичка експанзија, кој тесно одговара на графит, го прави претпочитан материјал за површински облоги во опремата за нафора за епитаксии.
3. SiC облоги: Својства и техники на подготовка
SiC облогите, обично β-SiC, широко се применуваат за подобрување на својствата на површината како цврстина, отпорност на абење и термичка стабилност. Вообичаените методи на подготовка вклучуваат:
- Хемиско таложење на пареа (CVD):Обезбедува висококвалитетни премази со одлична адхезија и униформност, идеални за големи и сложени подлоги.
- Физичко таложење на пареа (PVD):Нуди прецизна контрола врз составот на облогата, погодна за апликации со висока прецизност.
- Техники на прскање, електрохемиско таложење и премачкување со кашеста маса: Служат како исплатливи алтернативи за специфични апликации, иако со различни ограничувања во адхезијата и униформноста.
Секој метод е избран врз основа на карактеристиките на подлогата и барањата за примена.
4. SiC-обложени графитни суцептори во MOCVD
Графитните сензори обложени со SiC се незаменливи во Метално органско хемиско таложење на пареа (MOCVD), клучен процес во производството на полупроводници и оптоелектронски материјали.
Овие сензори обезбедуваат цврста поддршка за раст на епитаксијалниот филм, обезбедувајќи термичка стабилност и намалувајќи ја контаминацијата со нечистотии. Облогата SiC, исто така, ја подобрува отпорноста на оксидација, својствата на површината и квалитетот на интерфејсот, овозможувајќи прецизна контрола за време на растот на филмот.
5. Напредување кон иднината
Во последниве години, значителни напори беа насочени кон подобрување на производните процеси на графитни подлоги обложени со SiC. Истражувачите се фокусираат на подобрување на чистотата, униформноста и животниот век на облогата додека ги намалуваат трошоците. Дополнително, истражувањето на иновативни материјали какооблоги од тантал карбид (TaC).нуди потенцијални подобрувања во топлинската спроводливост и отпорноста на корозија, отворајќи го патот за решенија од следната генерација.
Со оглед на тоа што побарувачката за чувствителни графитни обложени со SiC продолжува да расте, напредокот во интелигентното производство и производството во индустриски размери дополнително ќе го поддржи развојот на производи со висок квалитет за да се задоволат потребите на полупроводничките и оптоелектроничните индустрии.
Време на објавување: 24-11-2023 година