Развој и примена силицијум карбида (СиЦ)
1. Век иновација у СиЦ-у
Путовање силицијум карбида (СиЦ) почело је 1893. године, када је Едвард Гудрич Ачесон дизајнирао Ачесонову пећ, користећи угљеничне материјале за индустријску производњу СиЦ-а кроз електрично загревање кварца и угљеника. Овај проналазак означио је почетак индустријализације СиЦ-а и зарадио је Ацхесону патент.
Почетком 20. века, СиЦ се првенствено користио као абразив због своје изузетне тврдоће и отпорности на хабање. До средине 20. века, напредак у технологији хемијског таложења паре (ЦВД) отворио је нове могућности. Истраживачи у Белл Лабс-у, на челу са Рустумом Ројем, поставили су темеље за ЦВД СиЦ, постигавши прве СиЦ премазе на графитним површинама.
Седамдесетих година прошлог века дошло је до великог пробоја када је Унион Царбиде Цорпоратион применила графит обложен СиЦ у епитаксијалном расту полупроводничких материјала галијум нитрида (ГаН). Овај напредак је одиграо кључну улогу у ЛЕД диодама и ласерима на бази ГаН високих перформанси. Током деценија, СиЦ премази су се проширили изван полупроводника на апликације у ваздухопловству, аутомобилској и енергетској електроници, захваљујући побољшању производних техника.
Данас, иновације попут термичког прскања, ПВД-а и нанотехнологије додатно побољшавају перформансе и примену СиЦ премаза, показујући његов потенцијал у најсавременијим областима.
2. Разумевање СиЦ-ових кристалних структура и употребе
СиЦ се може похвалити са преко 200 политипова, категоризованих по атомском распореду у кубичне (3Ц), хексагоналне (Х) и ромбоедарске (Р) структуре. Међу њима, 4Х-СиЦ и 6Х-СиЦ се широко користе у уређајима велике снаге и оптоелектронским уређајима, док је β-СиЦ цењен због своје супериорне топлотне проводљивости, отпорности на хабање и отпорности на корозију.
β-СиЦјединствена својства, као што је топлотна проводљивост120-200 В/м·Ки коефицијент термичке експанзије који блиско одговара графиту, чине га пожељним материјалом за површинске премазе у опреми за епитаксију плочица.
3. СиЦ премази: својства и технике припреме
СиЦ премази, типично β-СиЦ, се широко примењују да побољшају својства површине као што су тврдоћа, отпорност на хабање и термичка стабилност. Уобичајене методе припреме укључују:
- Хемијско таложење паре (ЦВД):Пружа висококвалитетне премазе са одличном адхезијом и уједначеношћу, идеалне за велике и сложене подлоге.
- Физичко таложење паре (ПВД):Нуди прецизну контролу над саставом премаза, погодан за апликације високе прецизности.
- Технике прскања, електрохемијско таложење и премаз: Служе као исплатива алтернатива за специфичне примене, иако са различитим ограничењима у вези са пријањањем и униформношћу.
Сваки метод се бира на основу карактеристика подлоге и захтева примене.
4. Графитни сусцептори обложени СиЦ у МОЦВД
Графитни пријемници пресвучени СиЦ-ом су неопходни у металном органском хемијском таложењу паре (МОЦВД), кључном процесу у производњи полупроводника и оптоелектронских материјала.
Ови пријемници пружају снажну подршку за раст епитаксијалног филма, обезбеђујући термичку стабилност и смањујући контаминацију нечистоћама. СиЦ премаз такође побољшава отпорност на оксидацију, својства површине и квалитет интерфејса, омогућавајући прецизну контролу током раста филма.
5. Напредовање ка будућности
Последњих година, значајни напори су усмерени на унапређење процеса производње графитних супстрата обложених СиЦ. Истраживачи се фокусирају на побољшање чистоће, униформности и животног века премаза уз смањење трошкова. Поред тога, истраживање иновативних материјала као што супревлаке од тантал карбида (ТаЦ).нуди потенцијална побољшања топлотне проводљивости и отпорности на корозију, отварајући пут решењима следеће генерације.
Како потражња за графитним пријемницима обложеним СиЦ наставља да расте, напредак у интелигентној производњи и индустријској производњи додатно ће подржати развој висококвалитетних производа који ће задовољити растуће потребе индустрије полупроводника и оптоелектронике.
Време поста: 24.11.2023