በሴሚኮንዳክተር መስክ ውስጥ ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት የሲሲ ሴራሚክስ ፍላጎት እና አተገባበር

በአሁኑ ግዜ፣ሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ)በአገር ውስጥ እና በውጭ አገር በንቃት የሚጠና የሙቀት አማቂ ሴራሚክ ቁሳቁስ ነው። የሲሲ ቲዎሬቲካል የሙቀት ምጣኔ በጣም ከፍተኛ ነው, እና አንዳንድ ክሪስታል ቅርጾች 270W / mK ሊደርሱ ይችላሉ, ይህም ቀድሞውኑ ከማይመሩ ቁሳቁሶች መካከል መሪ ነው. ለምሳሌ ያህል, የ SiC አማቂ conductivity ተግባራዊ ሴሚኮንዳክተር መሣሪያዎች, ከፍተኛ አማቂ conductivity የሴራሚክስ ቁሶች, ማሞቂያዎች እና semiconductor ሂደት ​​የሚሆን ማሞቂያ ሳህኖች, የኑክሌር ነዳጅ ለማግኘት kapsulы ቁሳቁሶች, እና መጭመቂያ ፓምፖች የሚሆን ጋዝ መታተም ቀለበቶች ውስጥ ሊታይ ይችላል.

አተገባበር የሲሊከን ካርበይድበሴሚኮንዳክተር መስክ

በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ ለሲሊኮን ዋፈር ምርት መፍጨት ዲስኮች እና ዕቃዎች አስፈላጊ የሂደት መሣሪያዎች ናቸው። የመፍጨት ዲስክ ከብረት ወይም ከካርቦን ብረት የተሰራ ከሆነ የአገልግሎት ህይወቱ አጭር እና የሙቀት ማስፋፊያ መጠኑ ትልቅ ነው። በተለይ በከፍተኛ ፍጥነት መፍጨት ወይም መፈልፈያ ወቅት ሲሊከን wafers ሂደት ወቅት, ምክንያት እንዲለብሱ እና መፍጨት የፍል ዲስክ, flatness እና ትይዩ ሲሊከን ዋፈር ዋስትና አስቸጋሪ ነው. የተሰራው መፍጨት ዲስክየሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስበከፍተኛ ጥንካሬው ምክንያት ዝቅተኛ የመልበስ ችሎታ አለው, እና የሙቀት ማስፋፊያ ቅንጅቱ በመሠረቱ ከሲሊኮን ዋይፎች ጋር ተመሳሳይ ነው, ስለዚህም በከፍተኛ ፍጥነት ሊፈጭ እና ሊጸዳ ይችላል.

በተጨማሪም የሲሊኮን ቫውቸር በሚመረቱበት ጊዜ ከፍተኛ ሙቀት ያለው የሙቀት ሕክምናን ማለፍ አለባቸው እና ብዙውን ጊዜ የሲሊኮን ካርቦይድ ማቀነባበሪያዎችን በመጠቀም ይጓጓዛሉ. ሙቀትን የሚከላከሉ እና የማይበላሹ ናቸው. ዳይመንድ የመሰለ ካርቦን (ዲኤልሲ) እና ሌሎች ሽፋንዎች አፈፃፀሙን ለማሻሻል፣ የዋፈር ጉዳትን ለማቃለል እና ብክለት እንዳይስፋፋ ለመከላከል በላዩ ላይ ሊተገበር ይችላል።

በተጨማሪም የሦስተኛው ትውልድ ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ተወካይ እንደመሆኖ፣ የሲሊኮን ካርቦዳይድ ነጠላ ክሪስታል ቁሶች እንደ ትልቅ ባንድጋፕ ስፋት (ከሲ 3 እጥፍ የሚበልጥ)፣ ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ (ከሲ 3.3 እጥፍ ወይም 10 ጊዜ ያህል)። የGaAs)፣ ከፍተኛ የኤሌክትሮን ሙሌት ፍልሰት መጠን (ከሲ 2.5 እጥፍ ገደማ) እና ከፍተኛ ብልሽት የኤሌክትሪክ መስክ (ከሲ 10 እጥፍ ገደማ ወይም 5) ከ GaAs የበለጠ ጊዜ)። የሲሲ መሳሪያዎች በተግባራዊ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የባህላዊ ሴሚኮንዳክተር ማቴሪያል መሳሪያዎችን ጉድለቶች ያሟሉ እና ቀስ በቀስ የኃይል ሴሚኮንዳክተሮች ዋና ዋና ይሆናሉ።

የከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ ሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ ፍላጎት በከፍተኛ ደረጃ ጨምሯል።

የሳይንስ እና ቴክኖሎጂ ቀጣይነት ያለው እድገት በሴሚኮንዳክተር መስክ ውስጥ የሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ የመተግበር ፍላጎት በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል ፣ እና ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ መሳሪያዎች ክፍሎች ውስጥ ለትግበራው ቁልፍ አመላካች ነው። ስለዚህ, በከፍተኛ የሙቀት አማቂ ሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ ላይ የሚደረገውን ምርምር ማጠናከር አስፈላጊ ነው. የላቲስ ኦክሲጅን ይዘትን መቀነስ, እፍጋቱን ማሻሻል እና የሁለተኛው ዙር ስርጭትን በአግባቡ መቆጣጠር የሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ የሙቀት መቆጣጠሪያን ለማሻሻል ዋና ዘዴዎች ናቸው.

በአሁኑ ጊዜ በአገሬ ውስጥ በከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ ሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ ላይ የተደረጉ ጥናቶች ጥቂት ናቸው, እና አሁንም ከአለም ደረጃ ጋር ሲነጻጸር ትልቅ ክፍተት አለ. የወደፊት የምርምር አቅጣጫዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:
●የሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክ ዱቄት የማዘጋጀት ሂደት ምርምርን ያጠናክሩ. ከፍተኛ-ንፅህና, ዝቅተኛ-ኦክስጅን የሲሊኮን ካርቦይድ ዱቄት ዝግጅት ከፍተኛ የሙቀት አማቂ ሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ ለማዘጋጀት መሰረት ነው;
● የሳይንቲሪንግ መርጃዎችን እና ተዛማጅ የንድፈ ምርምርን ምርጫ ማጠናከር;
●የከፍተኛ ደረጃ የማጠናከሪያ መሳሪያዎችን ምርምር እና ልማት ማጠናከር። ምክንያታዊ የሆነ ማይክሮስትራክሽን ለማግኘት የሲንሲንግ ሂደትን በመቆጣጠር, ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ የሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ ለማግኘት አስፈላጊ ሁኔታ ነው.

የሲሊኮን ካርቦይድ ሴራሚክስ የሙቀት መቆጣጠሪያን ለማሻሻል እርምጃዎች

የሲሲ ሴራሚክስ የሙቀት መጠንን ለማሻሻል ቁልፉ የፎኖን መበታተን ድግግሞሽን መቀነስ እና የፎኖን አማካኝ የነጻ መንገድ መጨመር ነው። የሲሲ ሴራሚክስ የከርሰ ምድር እና የእህል ወሰን ጥግግት በመቀነስ ፣የሲሲ እህል ድንበሮችን ንፅህናን በማሻሻል ፣የሲሲኤ ጥልፍልፍ ቆሻሻዎችን ወይም የላቲስ ጉድለቶችን በመቀነስ እና በሲሲ ውስጥ ያለውን የሙቀት ፍሰት ማስተላለፊያ ተሸካሚ በመጨመር የሲሲ የሙቀት ማስተላለፊያ ስራ ውጤታማ ይሆናል። በአሁኑ ጊዜ የሲሲ ሴራሚክስ የሙቀት ምጣኔን ለማሻሻል ዋና ዋና እርምጃዎች የሴንትሪንግ ኤይድስ ዓይነቶችን እና ይዘቶችን ማመቻቸት እና ከፍተኛ ሙቀት መጨመር ናቸው.

① የጭስ ማውጫ መርጃዎችን አይነት እና ይዘት ማመቻቸት

ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ ሲሲ ሴራሚክስ ሲዘጋጅ የተለያዩ የሲንሰሪንግ መርጃዎች ብዙ ጊዜ ይጨምራሉ። ከነሱ መካከል የሲሲ ሴራሚክስ (thermal conductivity) በሲሲ ሴራሚክስ (thermal conductivity) ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ የሚያሳድሩት የሲንሰሪንግ መርጃዎች አይነት እና ይዘት ነው። ለምሳሌ, በ Al2O3 ስርዓት ውስጥ ያሉ የኤል ወይም ኦ ኤለመንቶች በሲሲ ላቲስ ውስጥ በቀላሉ ይሟሟቸዋል, በዚህም ምክንያት ክፍት ቦታዎች እና ጉድለቶች, ይህም የፎኖን ስርጭት ድግግሞሽ እንዲጨምር ያደርጋል. በተጨማሪም የሲንሰሪንግ መርጃዎች ይዘት ዝቅተኛ ከሆነ, ቁሱ ለመርገጥ እና ለመጥለቅ አስቸጋሪ ነው, ከፍተኛ መጠን ያለው የንጽህና እቃዎች ወደ ቆሻሻዎች እና ጉድለቶች መጨመር ያመራሉ. ከመጠን በላይ የፈሳሽ ደረጃ ማቃጠያ እርዳታዎች የሲሲ እህል እድገትን ሊገታ እና መካከለኛውን የፎኖንስ መንገድ ሊቀንስ ይችላል። ስለዚህ, ከፍተኛ የሙቀት አማቂ conductivity SiC ሴራሚክስ ለማዘጋጀት እንዲቻል, በተቻለ መጠን በተቻለ መጠን sintering መርጃዎች ያለውን ይዘት ለመቀነስ እና ሲሲ ጥልፍልፍ ውስጥ ለመሟሟት አስቸጋሪ የሆኑ sintering መርጃዎችን ለመምረጥ ይሞክሩ.

*የተለያዩ የመርጃ መሳሪያዎች ሲጨመሩ የሲሲ ሴራሚክስ የሙቀት ባህሪያት

በአሁኑ ጊዜ ትኩስ-ተጭነው ሲሲ ሴራሚክስ ከቤኦ ጋር እንደ ማቃጠያ ረዳትነት ከፍተኛው የክፍል-ሙቀት አማቂ ኮዳክሽን (270W·m-1·K-1) አላቸው። ይሁን እንጂ ቤኦ በጣም መርዛማ ንጥረ ነገር እና ካርሲኖጂካዊ ነው, እና በላብራቶሪዎች ወይም በኢንዱስትሪ መስኮች ውስጥ በስፋት ለመጠቀም ተስማሚ አይደለም. በጣም ዝቅተኛው የ Y2O3-Al2O3 ስርዓት 1760 ℃ ነው፣ ይህም ለሲሲ ሴራሚክስ የተለመደ የፈሳሽ-ደረጃ ሰንጣሪ እርዳታ ነው። ነገር ግን, Al3+ በቀላሉ በሲሲ ላቲስ ውስጥ ስለሚሟሟ, ይህ ስርዓት እንደ ማቀፊያ እርዳታ ጥቅም ላይ ሲውል, የሲሲ ሴራሚክስ የክፍል-ሙቀት ሙቀት መጠን ከ 200W · m-1·K-1 ያነሰ ነው.

እንደ Y፣ Sm፣ Sc፣ Gd እና La ያሉ ብርቅዬ የምድር ንጥረ ነገሮች በሲሲ ጥልፍልፍ ውስጥ በቀላሉ የማይሟሟ እና ከፍተኛ የኦክስጂን ቅርርብ ስላላቸው የሲሲ ጥልፍልፍ ኦክሲጅንን በአግባቡ ሊቀንስ ይችላል። ስለዚህ, Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) ስርዓት ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ (> 200W · m-1 · K-1) ሲሲ ሴራሚክስ ለማዘጋጀት የተለመደ የሲንሲንግ እርዳታ ነው. የY2O3-Sc2O3 ሲስተም ሲንቴሪንግ እርዳታን እንደ ምሳሌ ብንወስድ የ Y3+ እና Si4+ ion መዛባት ዋጋ ትልቅ ነው፣ እና ሁለቱ ጠንካራ መፍትሄ አያገኙም። በ1800 ~ 2600 ℃ ላይ የSc መሟሟት ትንሽ ነው፣ ስለ (2~3)×1017አተም · ሴሜ-3።

② ከፍተኛ ሙቀት ሕክምና

የሲሲ ሴራሚክስ ከፍተኛ የሙቀት መጠንን ማከም የላቲስ ጉድለቶችን፣ መዘበራረቆችን እና ቀሪ ውጥረቶችን ለማስወገድ፣ አንዳንድ የአሞርፎስ ቁሶችን ወደ ክሪስታሎች መዋቅራዊ ለውጥን በማስተዋወቅ እና የፎኖን መበታተን ውጤትን ለማዳከም ይረዳል። በተጨማሪም ከፍተኛ ሙቀት ያለው የሙቀት ሕክምና የሲሲ እህልን እድገትን ውጤታማ በሆነ መንገድ ሊያሳድግ ይችላል, እና በመጨረሻም የእቃውን የሙቀት ባህሪያት ያሻሽላል. ለምሳሌ በ 1950 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ከፍተኛ ሙቀት ካደረገ በኋላ የሲሲ ሴራሚክስ የሙቀት ስርጭት ቅንጅት ከ 83.03mm2 · s-1 ወደ 89.50mm2 ·s-1 ጨምሯል, እና የክፍል-ሙቀት የሙቀት መጠን ከ 180.94W · m ጨምሯል. -1· ኪ-1 እስከ 192.17 ዋ · ኤም-1 · ኬ-1። ከፍተኛ ሙቀት ያለው የሙቀት ሕክምና በሲሲ ወለል እና ጥልፍ ላይ ያለውን የሲንሲንግ እርዳታ የዲኦክሳይድ ችሎታን በተሳካ ሁኔታ ያሻሽላል, እና በሲሲ እህሎች መካከል ያለውን ግንኙነት የበለጠ ያደርገዋል. ከፍተኛ ሙቀት ካለው የሙቀት ሕክምና በኋላ, የሲሲ ሴራሚክስ የክፍል-ሙቀት የሙቀት አማቂነት በከፍተኛ ሁኔታ ተሻሽሏል.