¿Qué es el grafito poroso de alta pureza? - Vetek

En los últimos años, los requisitos de rendimiento de los dispositivos electrónicos de potencia en términos de consumo de energía, volumen, eficiencia, etc. son cada vez mayores. El SiC tiene una banda prohibida más grande, una mayor intensidad de campo de ruptura, una mayor conductividad térmica, una mayor movilidad de electrones saturados y una mayor estabilidad química, lo que compensa las deficiencias de los materiales semiconductores tradicionales. Cómo cultivar cristales de SiC de manera eficiente y a gran escala siempre ha sido un problema difícil, y la introducción de materiales de alta purezagrafito porosoEn los últimos años ha mejorado efectivamente la calidad deCrecimiento de monocristales de SiC.

Propiedades físicas típicas del grafito poroso de VeTek Semiconductor:

Grafito poroso de alta pureza para el crecimiento de monocristales de SiC mediante el método PVT

Ⅰ. método PVT

El método PVT es el proceso principal para cultivar monocristales de SiC. El proceso básico del crecimiento de cristales de SiC se divide en descomposición por sublimación de materias primas a alta temperatura, transporte de sustancias en fase gaseosa bajo la acción de un gradiente de temperatura y crecimiento por recristalización de sustancias en fase gaseosa en el cristal semilla. En base a esto, el interior del crisol se divide en tres partes: área de materia prima, cavidad de crecimiento y cristal semilla. En la zona de las materias primas el calor se transfiere en forma de radiación térmica y conducción de calor. Después de calentarse, las materias primas de SiC se descomponen principalmente mediante las siguientes reacciones:

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

2SiC(s) = Si(g) + SiC₂(gramo)

2SiC(s) = C(s) + Y₂C(g)

En el área de la materia prima, la temperatura disminuye desde las proximidades de la pared del crisol hasta la superficie de la materia prima, es decir, temperatura del borde de la materia prima > temperatura interna de la materia prima > temperatura de la superficie de la materia prima, lo que resulta en gradientes de temperatura axiales y radiales, la 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 grafitizarse cerca de la pared del crisol, lo que provocará cambios en el flujo del material y la porosidad. En la cámara de crecimiento, las sustancias gaseosas generadas en el área de la materia prima son transportadas a la posición del cristal semilla impulsadas por el gradiente de temperatura axial. Cuando la superficie del crisol de grafito no está cubierta con un recubrimiento especial, las sustancias gaseosas reaccionarán con la superficie del crisol, corroyendo el crisol de grafito y cambiando la relación C/Si en la cámara de crecimiento. El calor en esta zona se transfiere principalmente en forma de radiación térmica. En la posición del cristal semilla, las sustancias gaseosas Si, Si2C, SiC2, etc. en la cámara de crecimiento están en un estado sobresaturado debido a la baja temperatura en el cristal semilla, y se produce deposición y crecimiento en la superficie del cristal semilla. Las principales reacciones son las siguientes:

Y₂C(g) + SiC₂(g) = 3SiC(s)

Y (g) + SiC₂(g) = 2SiC(s)

Escenarios de aplicación deGrafito poroso de alta pureza en crecimiento de SiC monocristalino.Hornos en ambientes de vacío o gas inerte hasta 2650°C:

Según la investigación bibliográfica, el grafito poroso de alta pureza es muy útil en el crecimiento del monocristal de SiC. Comparamos el entorno de crecimiento del monocristal de 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 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 desempeña primero un papel de aislamiento térmico, lo que aumenta la temperatura general de las materias primas y reduce la temperatura en la cámara de crecimiento, lo que favorece la sublimación y descomposición total 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 que los cristales de SiC crezcan rápida y uniformemente.

Además del efecto de la temperatura, el grafito poroso de alta pureza también cambiará el caudal de gas en el horno monocristalino de SiC. Esto se refleja principalmente en el hecho de que el grafito poroso de alta pureza ralentizará el caudal del material en el borde, estabilizando así el caudal de gas durante el crecimiento de los monocristales de SiC.

Ⅱ. El papel del grafito poroso de alta pureza en el horno de crecimiento monocristalino SIC

En el horno de crecimiento monocristalino SIC con grafito poroso de alta pureza, el transporte de materiales está restringido por el grafito poroso de alta pureza, la interfaz es muy uniforme y no hay deformación de los bordes en la interfaz de crecimiento. Sin embargo, el crecimiento de cristales de SiC en el horno de crecimiento monocristalino SIC con grafito poroso de alta pureza es relativamente lento. Por lo tanto, para la interfaz del cristal, la introducción de grafito poroso de alta pureza suprime eficazmente el alto caudal de material causado por la grafitización de los bordes, lo que hace que el cristal de SiC crezca uniformemente.

Cambios de interfaz a lo largo del tiempo durante el crecimiento de monocristales de SiC con y sin grafito poroso de alta pureza

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

La placa de grafito poroso es una forma de uso típica de grafito poroso.

Diagrama esquemático de la preparación de un monocristal de SiC utilizando una placa de grafito poroso y el método PVT deECVYccrudo materialde VeTek Semiconductor

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