Zastosowanie materiałów termicznych na bazie węgla w kryształach węgla krzemu

Ⅰ. Wprowadzenie do materiałów SIC:

1. Przegląd właściwości materiału:

.półprzewodnik trzeciego generacjinazywa się półprzewodnikiem złożonym, a jego szerokość pasma wzbronionego wynosi około 3,2 eV, co stanowi trzykrotność szerokości pasma wzbronionego materiałów półprzewodnikowych na bazie krzemu (1,12 eV w przypadku materiałów półprzewodnikowych na bazie krzemu), dlatego jest również nazywany półprzewodnikiem o szerokim paśmie wzbronionym. Urządzenia półprzewodnikowe na bazie krzemu mają ograniczenia fizyczne, które trudno przełamać w niektórych scenariuszach zastosowań wymagających wysokiej temperatury, wysokiego ciśnienia i wysokiej częstotliwości. Dostosowanie konstrukcji urządzenia nie jest już w stanie zaspokoić potrzeb, a materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji reprezentowane przez SiC iGaNpojawiły się.

2. Zastosowanie urządzeń SIC:

W oparciu o specjalną wydajność, urządzenia SIC stopniowo zastępują krzemowe w dziedzinie wysokiej temperatury, wysokiej częstotliwości i wysokiej częstotliwości, i odgrywają ważną rolę w komunikacji 5G, radaru mikrofalowym, lotniczej, nowych pojazdach energetycznych, transporcie kolejowym, inteligentnym siatki i inne pola.

3. Metoda przygotowania:

(1)Fizyczny transport pary (PVT): Temperatura wzrostu wynosi około 2100 ~ 2400 ℃. Zaletami są dojrzała technologia, niskie koszty produkcji oraz ciągła poprawa jakości i wydajności kryształów. Wadą jest to, że trudno jest zapewnić ciągłe dostarczanie materiałów i trudno jest kontrolować proporcje składników fazy gazowej. Obecnie trudno jest uzyskać kryształy typu P.

(2)Metoda najlepszego roztworu nasion (TSSG): Temperatura wzrostu wynosi około 2200 ℃. Zaletami są niska temperatura wzrostu, niskie naprężenia, niewielka liczba defektów dyslokacyjnych, domieszkowanie typu P, 3CWzrost kryształówi łatwa ekspansja średnicy. Jednak nadal istnieją wady włączenia metalu, a ciągłe dostarczanie źródła SI/C jest słabe.

(3)Chemiczne osadzanie z fazy gazowej w wysokiej temperaturze (HTCVD): Temperatura wzrostu wynosi około 1600 ~ 1900 ℃. Zaletami są ciągłe dostawy surowców, precyzyjna kontrola stosunku Si/C, wysoka czystość i wygodne domieszkowanie. Wadami są wysoki koszt surowców gazowych, duża trudność w inżynieryjnej obróbce spalin w polu termicznym, duże wady i niska dojrzałość techniczna.

Ⅱ. Klasyfikacja funkcjonalnapole termiczneprzybory

1. System izolacji:

Funkcja: Konstruuj wymagany gradient temperaturyWzrost kryształów

Wymagania: Przewodność cieplna, przewodność elektryczna, czystość wysokotemperaturowych układów materiałów izolacyjnych powyżej 2000℃

2. Tygielsystem:

Funkcjonować: 

① Elementy grzewcze; 

② Pojemnik wzrostowy

Wymagania: Rezystywność, przewodność cieplna, współczynnik rozszerzalności cieplnej, czystość

3. Powłoka TaCKomponenty:

Funkcja: hamuj korozję grafitu podstawowego przez SI i hamuj wtrącenia C

Wymagania: gęstość powłoki, grubość powłoki, czystość

4. Porowaty grafitKomponenty:

Funkcjonować: 

① Filtruj składniki cząstek węgla; 

② Uzupełnij źródło węgla

Wymagania: transmitancja, przewodność cieplna, czystość

Ⅲ. Rozwiązanie systemu pola cieplnego

System izolacji:

Wewnętrzna cylinder izolacji węglowej/węgla ma wysoką gęstość powierzchniową, odporność na korozję i dobrą odporność na wstrząsy termiczne. Może zmniejszyć korozję krzemu wyciekaną z tygla do materiału izolacyjnego, zapewniając w ten sposób stabilność pola termicznego.

Elementy funkcjonalne:

(1)Pokryty węglikiem tantalukomponenty

(2)Porowaty grafitkomponenty

(3)Kompozyt węglowy/węglowyskładniki pola termicznego