Pembangunan dan Aplikasi Silicon Carbide (SiC)
1. Abad Inovasi dalam SiC
Perjalanan silikon karbida (SiC) bermula pada tahun 1893, apabila Edward Goodrich Acheson mereka bentuk relau Acheson, menggunakan bahan karbon untuk mencapai pengeluaran industri SiC melalui pemanasan elektrik kuarza dan karbon. Ciptaan ini menandakan permulaan perindustrian SiC dan memperoleh paten Acheson.
Pada awal abad ke-20, SiC digunakan terutamanya sebagai pelelas kerana kekerasan dan rintangan haus yang luar biasa. Menjelang pertengahan abad ke-20, kemajuan dalam teknologi pemendapan wap kimia (CVD) membuka kunci kemungkinan baharu. Penyelidik di Bell Labs, diketuai oleh Rustum Roy, meletakkan asas untuk CVD SiC, mencapai salutan SiC pertama pada permukaan grafit.
Tahun 1970-an menyaksikan kejayaan besar apabila Union Carbide Corporation menggunakan grafit bersalut SiC dalam pertumbuhan epitaxial bahan semikonduktor galium nitrida (GaN). Kemajuan ini memainkan peranan penting dalam LED dan laser berasaskan GaN berprestasi tinggi. Selama beberapa dekad, salutan SiC telah berkembang melangkaui semikonduktor kepada aplikasi dalam aeroangkasa, automotif dan elektronik kuasa, terima kasih kepada penambahbaikan dalam teknik pembuatan.
Hari ini, inovasi seperti penyemburan haba, PVD dan nanoteknologi meningkatkan lagi prestasi dan aplikasi salutan SiC, mempamerkan potensinya dalam bidang termaju.
2. Memahami Struktur dan Kegunaan Kristal SiC
SiC mempunyai lebih 200 politaip, dikategorikan mengikut susunan atomnya kepada struktur kubik (3C), heksagon (H), dan rombohedral (R). Antaranya, 4H-SiC dan 6H-SiC digunakan secara meluas dalam peranti berkuasa tinggi dan optoelektronik, masing-masing, manakala β-SiC dinilai untuk kekonduksian haba yang unggul, rintangan haus dan rintangan kakisan.
β-SiCsifat unik, seperti kekonduksian terma120-200 W/m·Kdan pekali pengembangan haba yang hampir sepadan dengan grafit, menjadikannya bahan pilihan untuk salutan permukaan dalam peralatan epitaksi wafer.
3. Salutan SiC: Sifat dan Teknik Penyediaan
Salutan SiC, biasanya β-SiC, digunakan secara meluas untuk meningkatkan sifat permukaan seperti kekerasan, rintangan haus dan kestabilan terma. Kaedah penyediaan biasa termasuk:
- Pemendapan Wap Kimia (CVD):Menyediakan salutan berkualiti tinggi dengan lekatan dan keseragaman yang sangat baik, sesuai untuk substrat yang besar dan kompleks.
- Pemendapan Wap Fizikal (PVD):Menawarkan kawalan tepat ke atas komposisi salutan, sesuai untuk aplikasi ketepatan tinggi.
- Teknik Penyemburan, Pemendapan Elektrokimia dan Salutan Buburan: Berkhidmat sebagai alternatif kos efektif untuk aplikasi tertentu, walaupun dengan batasan lekatan dan keseragaman yang berbeza-beza.
Setiap kaedah dipilih berdasarkan ciri substrat dan keperluan aplikasi.
4. Susceptors Grafit Bersalut SiC dalam MOCVD
Suseptor grafit bersalut SiC amat diperlukan dalam Pemendapan Wap Kimia Organik Logam (MOCVD), satu proses utama dalam pembuatan bahan semikonduktor dan optoelektronik.
Susceptor ini memberikan sokongan teguh untuk pertumbuhan filem epitaxial, memastikan kestabilan haba dan mengurangkan pencemaran kekotoran. Salutan SiC juga meningkatkan rintangan pengoksidaan, sifat permukaan dan kualiti antara muka, membolehkan kawalan tepat semasa pertumbuhan filem.
5. Memajukan Ke Arah Masa Depan
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, usaha penting telah diarahkan untuk menambah baik proses pengeluaran substrat grafit bersalut SiC. Penyelidik menumpukan pada meningkatkan ketulenan salutan, keseragaman dan jangka hayat sambil mengurangkan kos. Selain itu, penerokaan bahan inovatif sepertisalutan tantalum karbida (TaC).menawarkan potensi peningkatan dalam kekonduksian terma dan rintangan kakisan, membuka jalan bagi penyelesaian generasi akan datang.
Memandangkan permintaan untuk susceptor grafit bersalut SiC terus berkembang, kemajuan dalam pembuatan pintar dan pengeluaran berskala industri akan terus menyokong pembangunan produk berkualiti tinggi untuk memenuhi keperluan industri semikonduktor dan optoelektronik yang berkembang.
Masa siaran: Nov-24-2023