Tổng hợp bột cacbua silic có độ tinh khiết cao

Làm thế nào SiC đạt được sự nổi bật trong lĩnh vực bán dẫn? 

Nó chủ yếu là do đặc tính vùng cấm rộng đặc biệt của nó, dao động từ 2,3 đến 3,3 eV, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng để sản xuất các thiết bị điện tử công suất cao, tần số cao. Tính năng này có thể được ví như việc xây dựng một đường cao tốc rộng rãi cho tín hiệu điện tử, đảm bảo tín hiệu tần số cao đi qua thông suốt và đặt nền tảng vững chắc để xử lý và truyền dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Dải tần rộng của nó, dao động từ 2,3 đến 3,3 eV, là yếu tố then chốt, khiến nó trở nên lý tưởng cho các thiết bị điện tử công suất cao, tần số cao. Điều này giống như thể một đường cao tốc rộng lớn đã được trải nhựa cho các tín hiệu điện tử, cho phép chúng di chuyển mà không bị cản trở, từ đó thiết lập cơ sở vững chắc để nâng cao hiệu quả và tốc độ trong việc xử lý và truyền dữ liệu.

Độ dẫn nhiệt cao của nó, có thể đạt 3,6 đến 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. Điều này có nghĩa là nó có thể tản nhiệt nhanh chóng, hoạt động như một “động cơ” làm mát hiệu quả cho các thiết bị điện tử. Do đó, SiC hoạt động đặc biệt tốt trong các ứng dụng thiết bị điện tử đòi hỏi khả năng chống bức xạ và ăn mòn. Dù phải đối mặt với thách thức của bức xạ tia vũ trụ trong thám hiểm không gian hay đối phó với tình trạng ăn mòn ăn mòn trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, SiC đều có thể hoạt động ổn định và luôn vững vàng.

Độ linh động bão hòa sóng mang cao, dao động từ 1,9 đến 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Tính năng này tiếp tục mở rộng tiềm năng ứng dụng của nó trong lĩnh vực bán dẫn, nâng cao hiệu quả hiệu suất của các thiết bị điện tử bằng cách đảm bảo sự chuyển động nhanh chóng và hiệu quả của các electron trong thiết bị, từ đó hỗ trợ mạnh mẽ để đạt được các chức năng mạnh mẽ hơn.

Lịch sử phát triển vật liệu tinh thể SiC (silicon cacbua) đã phát triển như thế nào? 

Nhìn lại sự phát triển của vật liệu tinh thể SiC giống như lật từng trang một cuốn sách về tiến bộ khoa học công nghệ. Ngay từ năm 1892, Acheson đã phát minh ra phương pháp tổng hợpbột SiCtừ silica và carbon, từ đó bắt đầu nghiên cứu vật liệu SiC. Tuy nhiên, độ tinh khiết và kích thước của vật liệu SiC thu được vào thời điểm đó còn hạn chế, giống như một đứa trẻ sơ sinh trong tã lót, dù sở hữu tiềm năng vô hạn nhưng vẫn cần không ngừng lớn lên và hoàn thiện.

Đó là vào năm 1955 khi Lely phát triển thành công tinh thể SiC tương đối tinh khiết thông qua công nghệ thăng hoa, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử của SiC. Tuy nhiên, vật liệu dạng tấm SiC thu được từ phương pháp này có kích thước nhỏ và có sự biến đổi hiệu suất lớn, giống như một nhóm binh lính không đồng đều, khó hình thành lực lượng chiến đấu mạnh mẽ trong các lĩnh vực ứng dụng cao cấp.

Đó là từ năm 1978 đến năm 1981 khi Tairov và Tsvetkov xây dựng phương pháp của Lely bằng cách đưa vào các tinh thể hạt giống và thiết kế cẩn thận các gradient nhiệt độ để kiểm soát sự vận chuyển vật liệu. Động thái đổi mới này, hiện được gọi là phương pháp Lely cải tiến hoặc phương pháp thăng hoa hỗ trợ hạt giống (PVT), đã mang đến một bình minh mới cho sự phát triển của tinh thể SiC, nâng cao đáng kể việc kiểm soát chất lượng và kích thước của tinh thể SiC, đồng thời đặt nền tảng vững chắc cho ứng dụng rộng rãi của SiC trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Các yếu tố cốt lõi trong sự phát triển của tinh thể đơn SiC là gì? 

Chất lượng bột SiC đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của các tinh thể đơn SiC. Khi sử dụngBột β-SiCđể phát triển các tinh thể đơn SiC, có thể xảy ra quá trình chuyển pha sang α-SiC. Quá trình chuyển đổi này ảnh hưởng đến tỷ lệ mol Si/C trong pha hơi, giống như tác động cân bằng hóa học tinh tế; một khi bị gián đoạn, sự phát triển của tinh thể có thể bị ảnh hưởng bất lợi, tương tự như sự mất ổn định của nền móng dẫn đến độ nghiêng của toàn bộ tòa nhà.

Chúng chủ yếu đến từ bột SiC, có mối quan hệ tuyến tính chặt chẽ giữa chúng. Nói cách khác, độ tinh khiết của bột càng cao thì chất lượng của tinh thể đơn càng tốt. Vì vậy, việc chuẩn bị bột SiC có độ tinh khiết cao trở thành chìa khóa để tổng hợp các tinh thể đơn SiC chất lượng cao. Điều này đòi hỏi chúng tôi phải kiểm soát chặt chẽ hàm lượng tạp chất trong quá trình tổng hợp bột, đảm bảo mọi “phân tử nguyên liệu thô” đều đáp ứng tiêu chuẩn cao để tạo nền tảng tốt nhất cho sự phát triển của tinh thể.

Có những phương pháp tổng hợp nàobột SiC có độ tinh khiết cao? 

Hiện nay, có ba phương pháp chính để tổng hợp bột SiC có độ tinh khiết cao: phương pháp pha hơi, pha lỏng và pha rắn.

Nó kiểm soát khéo léo hàm lượng tạp chất trong nguồn khí, bao gồm phương pháp CVD (Lắng đọng hơi hóa học) và phương pháp plasma. CVD sử dụng “sự kỳ diệu” của các phản ứng ở nhiệt độ cao để thu được bột SiC siêu mịn, có độ tinh khiết cao. Ví dụ: sử dụng (CH₃)₂SiCl₂ làm nguyên liệu thô, bột cacbua nano silic có độ tinh khiết cao, ít oxy được điều chế thành công trong "lò nung" ở nhiệt độ từ 1100 đến 1400oC, giống như điêu khắc tỉ mỉ các tác phẩm nghệ thuật tinh xảo trong thế giới vi mô. Mặt khác, phương pháp plasma dựa vào sức mạnh của va chạm electron năng lượng cao để đạt được sự tổng hợp bột SiC có độ tinh khiết cao. Sử dụng plasma vi sóng, tetramethylsilane (TMS) được sử dụng làm khí phản ứng để tổng hợp bột SiC có độ tinh khiết cao dưới tác động của các electron năng lượng cao. Mặc dù phương pháp pha hơi có thể đạt được độ tinh khiết cao nhưng chi phí cao và tốc độ tổng hợp chậm khiến nó giống như một thợ thủ công có tay nghề cao, sạc nhiều và làm việc chậm, gây khó khăn cho việc đáp ứng nhu cầu sản xuất quy mô lớn.

Phương pháp sol-gel nổi bật hơn phương pháp pha lỏng, có khả năng tổng hợp được chất có độ tinh khiết caobột SiC. Sử dụng silicon sol công nghiệp và nhựa phenolic hòa tan trong nước làm nguyên liệu thô, phản ứng khử cacbon nhiệt được thực hiện ở nhiệt độ cao để cuối cùng thu được bột SiC. Tuy nhiên, phương pháp pha lỏng cũng phải đối mặt với các vấn đề về chi phí cao và quy trình tổng hợp phức tạp, giống như một con đường đầy chông gai, mặc dù có thể đạt được mục tiêu nhưng lại đầy thách thức.

Thông qua các phương pháp này, các nhà nghiên cứu tiếp tục nỗ lực cải thiện độ tinh khiết và năng suất của bột SiC, thúc đẩy công nghệ phát triển của các tinh thể đơn cacbua silic lên mức cao hơn.

Ưu đãi của SemicorexHBột SiC có độ tinh khiết caocho các quá trình bán dẫn. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com