Зашто постоји све већа потражња за СиЦ керамиком високе топлотне проводљивости у индустрији полупроводника?

тренутно,силицијум карбид (СиЦ)је веома активна област истраживања топлотно проводљивих керамичких материјала како у земљи тако и у иностранству. Са теоретском топлотном проводљивошћу која може достићи до 270 В/мК за одређене типове кристала,СиЦје међу најбољима у непроводним материјалима. Његове примене обухватају подлоге за полупроводничке уређаје, керамичке материјале високе топлотне проводљивости, грејаче и грејне плоче у обради полупроводника, материјале капсула за нуклеарно гориво и херметичке заптивке у компресорским пумпама.

Како јеСилицон ЦарбидеПримењује се у индустрији полупроводника?

Плоче за млевење и прибор су неопходна процесна опрема у производњи силицијумских плочица у индустрији полупроводника. Ако су брусне плоче направљене од ливеног гвожђа или угљеничног челика, обично имају кратак век трајања и висок коефицијент топлотног ширења. Током обраде силицијумске плочице, посебно током брушења или полирања великом брзином, хабање и термичка деформација ових брусних плоча чини изазовним одржавање равности и паралелности силицијумских плочица. Међутим, брусне плоче направљене од керамике од силицијум карбида показују високу тврдоћу и ниско хабање, са коефицијентом термичке експанзије који је веома сличан оном силицијумских плочица, што омогућава брзо брушење и полирање.

Штавише, током производње силицијумских плочица, потребна је топлотна обрада на високим температурама, често коришћењем силицијум карбидних учвршћења за транспорт. Ови уређаји су отпорни на топлоту и оштећења и могу бити обложени угљеником сличним дијаманту (ДЛЦ) како би се побољшале перформансе, ублажила оштећења плочице и спречила дифузија контаминације. Поред тога, као представник треће генерације широкопојасних полупроводничких материјала, монокристали силицијум карбида поседују својства као што су широки појас (приближно три пута већи од силицијум), висока топлотна проводљивост (око 3,3 пута већа од силицијумске или 10 пута већа). ГаАс), висока брзина засићења електрона (око 2,5 пута већа од силицијума) и високо електрично поље пробоја (отприлике 10 пута веће од силицијума или пет пута веће од ГаАс). Уређаји од силицијум карбида компензују недостатке традиционалних уређаја од полупроводничког материјала у практичним применама и постепено постају главни у енергетским полупроводницима.

Зашто је потребна висока топлотна проводљивостСиЦ ЦерамицсСургинг?

Уз континуирани технолошки напредак, потражња закерамика од силицијум карбидау индустрији полупроводника се брзо повећава. Висока топлотна проводљивост је критичан индикатор за њихову примену у компонентама опреме за производњу полупроводника, што чини истраживање високе топлотне проводљивостиСиЦ керамикапресудно. Смањење садржаја кисеоника у решетки, повећање густине и рационална контрола дистрибуције друге фазе у решетки су примарне методе за побољшање топлотне проводљивостикерамика од силицијум карбида.

Тренутно, истраживања о високој топлотној проводљивостиСиЦ керамикау Кини је ограничен и значајно заостаје за светским стандардима. Будући правци истраживања укључују:

Јачање припремног процеса истраживања одСиЦ керамикапрахови, јер је припрема СиЦ праха високе чистоће и са ниским садржајем кисеоника фундаментална за постизање високе топлотне проводљивостиСиЦ керамика.

Унапређење избора и теоријских истраживања помагала за синтеровање.

Развијање врхунске опреме за синтеровање, пошто је регулисање процеса синтеровања да би се добила разумна микроструктура од суштинског значаја за постизање високе топлотне проводљивостиСиЦ керамика.

Које мере могу да побољшају топлотну проводљивостСиЦ Церамицс?

Кључ за побољшање топлотне проводљивостиСиЦ керамикаје смањење фреквенције расејања фонона и повећање средњег слободног пута фонона. Ово се може ефикасно постићи смањењем порозности и густине граница зрнаСиЦ керамика, побољшавајући чистоћу граница зрна СиЦ, минимизирајући нечистоће или дефекте у СиЦ решетки и повећавајући носиоце топлотног транспорта у СиЦ. Тренутно, оптимизација врсте и садржаја помоћних средстава за синтеровање и топлотна обрада на високој температури су примарне мере за побољшање топлотне проводљивостиСиЦ керамика.

Оптимизација врсте и садржаја помагала за синтеровање

Разна помоћна средства за синтеровање се често додају током припреме високо топлотне проводљивостиСиЦ керамика. Врста и садржај ових помагала за синтеровање значајно утичу на топлотну проводљивостСиЦ керамика. На пример, елементи попут Ал или О у помагалима за синтеровање система Ал2О3 могу лако да се растворе у СиЦ решетки, стварајући празна места и дефекте, чиме се повећава фреквенција расејања фонона. Штавише, ако је садржај помоћног средства за синтеровање пренизак, материјал се можда неће згуснути током синтеровања, док висок садржај помоћног средства за синтеровање може довести до повећаних нечистоћа и дефеката. Прекомерна помоћна средства за синтеровање у течној фази могу такође инхибирати раст зрна СиЦ, смањујући средњи слободни пут фонона. Дакле, да би се постигла висока топлотна проводљивостСиЦ керамика, неопходно је минимизирати садржај помоћног средства за синтеровање уз обезбеђивање згушњавања и одабрати помоћна средства за синтеровање која нису лако растворљива у СиЦ решетки.

Тренутно вруће пресованоСиЦ керамикакористећи БеО као помоћно средство за синтеровање, показују највећу топлотну проводљивост на собној температури (270 В·м-1·К-1). Међутим, БеО је веома токсичан и канцероген, што га чини неприкладним за широку употребу у лабораторијама или индустрији. Систем И2О3-Ал2О3 има еутектичку тачку на 1760°Ц и уобичајена је помоћ за синтеровање у течној фази заСиЦ керамика, али пошто се Ал3+ лако раствара у СиЦ решетки,СиЦ керамикаса овим системом као помоћним средством за синтеровање имају топлотне проводљивости на собној температури испод 200 В·м-1·К-1.

Елементи ретких земаља као што су И, См, Сц, Гд и Ла нису лако растворљиви у СиЦ решетки и имају висок афинитет за кисеоник, ефикасно смањујући садржај кисеоника у СиЦ решетки. Због тога се систем И2О3-РЕ2О3 (РЕ=См, Сц, Гд, Ла) обично користи као помоћно средство за синтеровање за припрему високе топлотне проводљивости (>200 В·м-1·К-1)СиЦ керамика. На пример, у систему И2О3-Сц2О3, јонско одступање између И3+ и Си4+ је значајно, спречавајући стварање чврстих раствора. Растворљивост Сц у чистом СиЦ је релативно ниска на температурама од 1800~2600°Ц, приближно (2~3)×10^17 атома·цм^-3.

Термичке особине СиЦ керамике са различитим помагалима за синтеровање

Високотемпературна топлотна обрада

Термичка обрада на високим температурамаСиЦ керамикапомаже у уклањању дефеката решетке, дислокација и заосталих напона, промовишући трансформацију неких аморфних структура у кристалне структуре и смањујући расејање фонона. Поред тога, високотемпературна топлотна обрада ефикасно промовише раст зрна СиЦ, на крају побољшавајући термичка својства материјала. На пример, након топлотне обраде на високој температури на 1950°Ц, топлотна дифузивност одСиЦ керамикаповећана са 83,03 мм2·с-1 на 89,50 мм2·с-1, а топлотна проводљивост на собној температури порасла је са 180,94 В·м-1·К-1 на 192,17 В·м-1·К-1. Високотемпературна топлотна обрада значајно побољшава способност деоксидације помоћних средстава за синтеровање на површини и решетки СиЦ и затеже везе СиЦ зрна. Сходно томе, топлотна проводљивост на собној температуриСиЦ керамикаје значајно побољшана након термичке обраде на високој температури.**

Ми у Семицорек-у смо специјализовани заСиЦ Церамицси других керамичких материјала који се примењују у производњи полупроводника, ако имате било каквих питања или су вам потребни додатни детаљи, не оклевајте да нас контактирате.

Контакт телефон: +86-13567891907

Емаил: салес@семицорек.цом