פאָדערונג און אַפּלאַקיישאַן פון הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סיק סעראַמיקס אין די סעמיקאַנדאַקטער פעלד

דערווייל,סיליציום קאַרבידע (SiC)איז אַ טערמאַל קאַנדאַקטיוו סעראַמיק מאַטעריאַל וואָס איז אַקטיוולי געלערנט אין שטוב און אין אויסלאנד. די טעאָרעטיש טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון SiC איז זייער הויך, און עטלעכע קריסטאַל פארמען קענען דערגרייכן 270 וו / מק, וואָס איז שוין אַ פירער צווישן ניט-קאַנדאַקטיוו מאַטעריאַלס. פֿאַר בייַשפּיל, די אַפּלאַקיישאַן פון SiC טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי קענען זיין געזען אין די סאַבסטרייט מאַטעריאַלס פון סעמיקאַנדאַקטער דעוויסעס, הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סעראַמיק מאַטעריאַלס, כיטערז און באַהיצונג פּלאַטעס פֿאַר סעמיקאַנדאַקטער פּראַסעסינג, קאַפּסל מאַטעריאַלס פֿאַר יאָדער ברענוואַרג און גאַז סילינג רינגס פֿאַר קאַמפּרעסער פּאַמפּס.

אַפּפּליקאַטיאָן פוןסיליציום קאַרבידעאין די סעמיקאַנדאַקטער פעלד

גרינדינג דיסקס און פיקסטשערז זענען וויכטיק פּראָצעס ויסריכט פֿאַר סיליציום ווייפער פּראָדוקציע אין די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע. אויב די גרינדינג דיסק איז געמאכט פון געשטאַלט אייַזן אָדער טשאַד שטאָל, זייַן דינסט לעבן איז קורץ און זייַן טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט איז גרויס. בעשאַס די פּראַסעסינג פון סיליציום ווייפערז, ספּעציעל בעשאַס הויך-גיכקייַט גרינדינג אָדער פּאַלישינג, ווייַל פון די טראָגן און טערמאַל דיפאָרמיישאַן פון די גרינדינג דיסק, די פלאַטנאַס און פּאַראַלעליזאַם פון די סיליציום וואַפער זענען שווער צו גאַראַנטירן. די גרינדינג דיסק געמאכט פוןסיליציום קאַרבידע סעראַמיקסהאט נידעריק טראָגן רעכט צו זייַן הויך כאַרדנאַס, און זייַן טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט איז בייסיקלי די זעלבע ווי אַז פון סיליציום ווייפערז, אַזוי עס קענען זיין ערד און פּאַלישט מיט הויך גיכקייַט.

אין אַדישאַן, ווען סיליציום ווייפערז זענען געשאפן, זיי דאַרפֿן צו אַנדערגאָו הויך-טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג און זענען אָפט טראַנספּאָרטאַד מיט סיליציום קאַרבידע פיקסטשערז. זיי זענען היץ-קעגנשטעליק און ניט-דעסטרוקטיווע. דימענט-ווי טשאַד (DLC) און אנדערע קאָוטינגז קענען זיין געווענדט אויף די ייבערפלאַך צו פֿאַרבעסערן פאָרשטעלונג, גרינגער מאַכן ווייפער שעדיקן און פאַרמייַדן קאַנטאַמאַניישאַן פון פאַרשפּרייטן.

דערצו, ווי אַ פארשטייער פון די דריט-דור ברייט-באַנדגאַפּ סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַלס, סיליציום קאַרבידע איין קריסטאַל מאַטעריאַלס האָבן פּראָפּערטיעס אַזאַ ווי גרויס באַנדגאַפּ ברייט (וועגן 3 מאל אַז פון סי), הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (וועגן 3.3 מאל אַז פון סי אָדער 10 מאל אַז פון סי אָדער 10 מאל אַז פון סי) אַז פון גאַאַס), הויך עלעקטראָן זעטיקונג מייגריישאַן קורס (וועגן 2.5 מאל אַז פון סי) און הויך ברייקדאַון עלעקטריק פעלד (וועגן 10 מאל אַז פון סי) אַז פון Si אָדער 5 מאל אַז פון GaAs). SiC דעוויסעס מאַכן זיך די חסרונות פון טראדיציאנעלן סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַל דעוויסעס אין פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז און ביסלעכווייַז ווערן די מיינסטרים פון מאַכט סעמיקאַנדאַקטערז.

די פאָדערונג פֿאַר סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס מיט הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי איז דראַמאַטיקלי געוואקסן

מיט די קעסיידערדיק אַנטוויקלונג פון וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע, די פאָדערונג פֿאַר די אַפּלאַקיישאַן פון סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס אין די סעמיקאַנדאַקטער פעלד איז דראַמאַטיקאַלי געוואקסן, און הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי איז אַ שליסל גראדן פֿאַר זייַן אַפּלאַקיישאַן אין סעמיקאַנדאַקטער מאַנופאַקטורינג עקוויפּמענט קאַמפּאָונאַנץ. דעריבער, עס איז קריטיש צו פארשטארקן די פאָרשונג אויף הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס. רידוסינג די לאַטאַס זויערשטאָף אינהאַלט, ימפּרוווינג די געדיכטקייַט און גלייַך רעגיאַלייטינג די פאַרשפּרייטונג פון די רגע פאַסע אין די לאַטאַס זענען די הויפּט מעטהאָדס צו פֿאַרבעסערן די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס.

דערווייַל, עס זענען ווייניק שטודיום אויף הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס אין מיין לאַנד, און עס איז נאָך אַ גרויס ריס קאַמפּערד מיט די וועלט מדרגה. צוקונפֿט פאָרשונג אינסטרוקציעס אַרייַננעמען:
● פארשטארקן די צוגרייטונג פּראָצעס פאָרשונג פון סיליציום קאַרבידע סעראַמיק פּודער. דער צוגרייטונג פון הויך-ריינקייַט, נידעריק-זויערשטאָף סיליציום קאַרבידע פּודער איז די יקער פֿאַר דער צוגרייטונג פון הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס;
● פארשטארקן די סעלעקציע פון ​​סינטערינג אַידס און פֿאַרבונדענע טעאָרעטיש פאָרשונג;
● פארשטארקן די פאָרשונג און אַנטוויקלונג פון הויך-סוף סינטערינג ויסריכט. דורך רעגיאַלייטינג די סינטערינג פּראָצעס צו קריגן אַ גלייַך מיקראָסטרוקטורע, עס איז אַ נייטיק צושטאַנד צו קריגן הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס.

מיטלען צו פֿאַרבעסערן די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון סיליציום קאַרבידע סעראַמיקס

דער שליסל צו פֿאַרבעסערן די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון SiC סעראַמיקס איז צו רעדוצירן די פאָנאָן צעוואָרפן אָפטקייַט און פאַרגרעסערן די פאָנאָן מיטל פריי וועג. די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון SiC וועט זיין יפעקטיוולי ימפּרוווד דורך רידוסינג די פּאָראָסיטי און קערל גרענעץ געדיכטקייַט פון SiC סעראַמיקס, ימפּרוווינג די ריינקייַט פון SiC קערל באַונדריז, רידוסינג SiC לאַטאַס ימפּיוראַטיז אָדער לאַטאַס חסרונות, און ינקריסינג די היץ לויפן טראַנסמיסיע טרעגער אין SiC. דערווייַל, אָפּטימיזינג די טיפּ און אינהאַלט פון סינטערינג אַידס און הויך-טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג זענען די הויפּט מיטלען צו פֿאַרבעסערן די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון סיק סעראַמיקס.

① אָפּטימיזינג די טיפּ און אינהאַלט פון סינטערינג אַידס

פאַרשידן סינטערינג אַידס זענען אָפט מוסיף ווען פּריפּערינג הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סיק סעראַמיקס. צווישן זיי, די טיפּ און אינהאַלט פון סינטערינג אַידס האָבן אַ גרויס השפּעה אויף די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון סיק סעראַמיקס. פֿאַר בייַשפּיל, אַל אָדער אָ עלעמענטן אין די אַל2אָ3 סיסטעם סינטערינג אַידס זענען לייכט צעלאָזן אין די סיק לאַטאַס, ריזאַלטינג אין וואַקאַנסיעס און חסרונות, וואָס פירט צו אַ פאַרגרעסערן אין די פאָנאָן צעוואָרפן אָפטקייַט. אין דערצו, אויב דער אינהאַלט פון סינטערינג אַידס איז נידעריק, די מאַטעריאַל איז שווער צו סינטערינג און געדיכט, בשעת אַ הויך אינהאַלט פון סינטערינג אַידס וועט פירן צו אַ פאַרגרעסערן אין ימפּיוראַטיז און חסרונות. יבעריק פליסיק פאַסע סינטערינג אַידס קען אויך ינכיבאַט די וווּקס פון סיק גריינז און רעדוצירן די דורכשניטלעך פריי וועג פון פאָנאָנס. דעריבער, אין סדר צו צוגרייטן הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי סיק סעראַמיקס, עס איז נייטיק צו רעדוצירן די אינהאַלט פון סינטערינג אַידס ווי פיל ווי מעגלעך בשעת טרעפן די רעקווירעמענץ פון סינטערינג געדיכטקייַט, און פּרובירן צו קלייַבן סינטערינג אַידס וואָס זענען שווער צו צעלאָזן אין די סיק לאַטאַס.

* טערמאַל פּראָפּערטיעס פון SiC סעראַמיקס ווען פאַרשידענע סינטערינג אַידס זענען צוגעגעבן

דערווייַל, הייס-געדריקט SiC סעראַמיקס סינטערד מיט בעאָ ווי אַ סינטערינג הילף האָבן די מאַקסימום טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי אין צימער טעמפּעראַטור (270W·m-1·K-1). אָבער, בעאָ איז אַ העכסט טאַקסיק מאַטעריאַל און קאַרסאַנאָודזשעניק, און איז נישט פּאַסיק פֿאַר וויידספּרעד אַפּלאַקיישאַן אין לאַבאָראַטאָריעס אָדער ינדאַסטרי פעלדער. די לאָואַסט יוטעקטיק פונט פון די Y2O3-Al2O3 סיסטעם איז 1760 ℃, וואָס איז אַ פּראָסט פליסיק-פאַסע סינטערינג הילף פֿאַר סיק סעראַמיקס. אָבער, זינט Al3+ איז לייכט צעלאָזן אין די סיק לאַטאַס, ווען דעם סיסטעם איז געניצט ווי אַ סינטערינג הילף, די צימער-טעמפּעראַטור טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון סיק סעראַמיקס איז ווייניקער ווי 200W·m-1·K-1.

זעלטן ערד עלעמענטן אַזאַ ווי Y, Sm, Sc, Gd און La זענען נישט לייכט סאַליאַבאַל אין SiC לאַטאַס און האָבן הויך זויערשטאָף קירבות, וואָס קענען יפעקטיוולי רעדוצירן די זויערשטאָף אינהאַלט פון SiC לאַטאַס. דעריבער, Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) סיסטעם איז אַ פּראָסט סינטערינג הילף פֿאַר פּריפּערינג הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (>200W·m-1·K-1) SiC סעראַמיקס. גענומען די Y2O3-Sc2O3 סיסטעם סינטערינג הילף ווי אַ בייַשפּיל, די יאָן דיווייישאַן ווערט פון Y3+ און Si4+ איז גרויס, און די צוויי טאָן ניט אַנדערגאָו אַ האַרט לייזונג. די סאָלוביליטי פון סק אין ריין סיק ביי 1800 ~ 2600 ℃ איז קליין, וועגן (2 ~ 3) × 1017 אַטאָמס · סענטימעטער-3.

② הויך טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג

הויך טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג פון SiC סעראַמיקס איז קאַנדוסיוו צו ילימאַנייטינג לאַטאַס חסרונות, דיסלאָוקיישאַנז און ריזידזשואַל סטרעסאַז, פּראַמאָוטינג די סטראַקטשעראַל טראַנספאָרמאַציע פון ​​עטלעכע אַמאָרפאַס מאַטעריאַלס צו קריסטאַלז און וויקאַנינג די פאָנאָן צעוואָרפן ווירקונג. אין אַדישאַן, הויך-טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג קענען יפעקטיוולי העכערן די וווּקס פון סיק גריינז און לעסאָף פֿאַרבעסערן די טערמאַל פּראָפּערטיעס פון די מאַטעריאַל. פֿאַר בייַשפּיל, נאָך הויך-טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג ביי 1950 ° C, די טערמאַל דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט פון סיק סעראַמיקס געוואקסן פון 83.03mm2·s-1 צו 89.50mm2·s-1, און די צימער-טעמפּעראַטור טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי געוואקסן פון 180.94W·m -1·K-1 צו 192.17W·m-1·K-1. הויך-טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג יפעקטיוולי ימפּרוווז די דעאָקסידאַטיאָן פיייקייט פון די סינטערינג הילף אויף די סיק ייבערפלאַך און לאַטאַס, און מאכט די קשר צווישן סיק גריינז טייטער. נאָך הויך-טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג, די צימער טעמפּעראַטור טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון SiC סעראַמיקס איז באטייטיק ימפּרוווד.