Bithear a’ cleachdadh bunaitean grafait còmhdaichte le SiC gu cumanta gus taic a thoirt do agus teasachadh fo-stratan criostail singilte ann an uidheamachd tasgadh smùid ceimigeach meatailt-organach (MOCVD). Tha seasmhachd teirmeach, aonfhoirmeachd teirmeach agus paramadairean coileanaidh eile bunait grafait còmhdaichte le SiC a’ cluich pàirt chinnteach ann an càileachd fàs stuthan epitaxial, agus mar sin is e am prìomh phàirt de uidheamachd MOCVD.
Ann am pròiseas saothrachadh wafer, thèid sreathan epitaxial a thogail a bharrachd air cuid de shubstratan wafer gus saothrachadh innealan a dhèanamh nas fhasa. Feumaidh innealan àbhaisteach a bhios a’ leigeil a-mach solais LED sreathan epitaxial de GaAs ullachadh air bun-stuthan silicon; Thèid an sreath epitaxial SiC fhàs air an t-substrate SiC giùlain airson togail innealan leithid SBD, MOSFET, msaa., airson tagraidhean àrd-bholtaids, àrd-shruth agus cumhachd eile; thèid sreath epitaxial GaN a thogail air bun-stuth SiC leth-inslithe gus HEMT agus innealan eile a thogail a bharrachd airson tagraidhean RF leithid conaltradh. Tha am pròiseas seo do-sgaraichte bho uidheamachd CVD.
Anns an uidheam CVD, chan urrainnear an t-substrate a chur gu dìreach air a’ mheatailt no dìreach a chur air bonn airson tasgadh epitaxial, leis gu bheil sruthadh gas (còmhnard, dìreach), teòthachd, cuideam, daingneachadh, rùsgadh thruailleadh agus taobhan eile de na factaran buaidh an sàs ann. Mar sin, tha feum air bonn, agus an uairsin thèid an t-substrate a chur air an diosc, agus an uairsin thèid an tasgadh epitaxial a dhèanamh air an t-substrate a’ cleachdadh teicneòlas CVD, agus is e am bonn grafait còmhdaichte le SiC (ris an canar an treidhe cuideachd) a tha sa bhunait seo.
Bithear a’ cleachdadh bunaitean grafait còmhdaichte le SiC gu cumanta gus taic a thoirt do agus teasachadh fo-stratan criostail singilte ann an uidheamachd tasgadh smùid ceimigeach meatailt-organach (MOCVD). Tha seasmhachd teirmeach, aonfhoirmeachd teirmeach agus paramadairean coileanaidh eile bunait grafait còmhdaichte le SiC a’ cluich pàirt chinnteach ann an càileachd fàs stuthan epitaxial, agus mar sin is e am prìomh phàirt de uidheamachd MOCVD.
’S e tasgadh smùid ceimigeach meatailt-organach (MOCVD) an teicneòlas prìomh-shruthach airson fàs epitaxial fhilmichean GaN ann an LED gorm. Tha na buannachdan aige ann an obrachadh sìmplidh, ìre fàis a ghabhas smachdachadh agus fìor-ghlanachd fhilmichean GaN. Mar phàirt chudromach ann an seòmar ath-bhualadh uidheamachd MOCVD, feumaidh buannachdan a bhith aig bunait giùlain a thathar a’ cleachdadh airson fàs epitaxial film GaN leithid strì an aghaidh teòthachd àrd, giùlan teirmeach èideadh, deagh sheasmhachd cheimigeach, strì an aghaidh clisgeadh teirmeach làidir, msaa. Faodaidh stuth grafait coinneachadh ris na cumhaichean gu h-àrd.
Mar aon de na prìomh phàirtean de uidheamachd MOCVD, is e bunait grafait an giùlan agus an corp teasachaidh den t-substrate, a tha a’ dearbhadh gu dìreach cunbhalachd agus purrachd stuth an fhilm, agus mar sin tha a chàileachd a’ toirt buaidh dhìreach air ullachadh na duilleige epitaxial, agus aig an aon àm, le àrdachadh ann an àireamh nan cleachdaidhean agus atharrachadh ann an suidheachaidhean obrach, tha e gu math furasta a chaitheamh, a bhuineas do na stuthan consumichte.
Ged a tha giùlan teirmeach agus seasmhachd sàr-mhath aig grafait, tha buannachd mhath aige mar phàirt bunaiteach de uidheamachd MOCVD, ach rè a’ phròiseas cinneasachaidh, bidh grafait a’ creimeadh a’ phùdair air sgàth fuigheall ghasan creimneach agus stuthan organach meatailteach, agus thèid beatha seirbheis bunait a’ ghrafait a lùghdachadh gu mòr. Aig an aon àm, bidh am pùdar grafait a thuiteas ag adhbhrachadh truailleadh don chip.
Faodaidh teicneòlas còmhdachaidh suidheachadh pùdar uachdar a thoirt seachad, giùlan teirmeach a leasachadh, agus sgaoileadh teas a chothromachadh, agus tha seo air a bhith mar a’ phrìomh theicneòlas airson an duilgheadas seo fhuasgladh. Ann an àrainneachd cleachdaidh uidheamachd MOCVD, bu chòir còmhdach uachdar stèidhichte air grafait coinneachadh ris na feartan a leanas:
(1) Faodar am bonn grafait a phasgadh gu tur, agus tha an dùmhlachd math, air dhòigh eile tha am bonn grafait furasta a chreimeadh anns a’ ghas creimneach.
(2) Tha neart an cothlamadh leis a’ bhunait grafait àrd gus dèanamh cinnteach nach bi an còmhdach furasta tuiteam dheth às deidh grunn chuairtean teòthachd àrd is ìosal.
(3) Tha deagh sheasmhachd cheimigeach aige gus casg a chur air fàilligeadh còmhdach ann an teòthachd àrd agus àile creimneach.
Tha buannachdan aig SiC leithid strì an aghaidh creimeadh, giùlan teirmeach àrd, strì an aghaidh clisgeadh teirmeach agus seasmhachd cheimigeach àrd, agus faodaidh e obrachadh gu math ann an àile epitaxial GaN. A bharrachd air an sin, chan eil mòran eadar-dhealachaidh eadar co-èifeachd leudachaidh teirmeach SiC agus co-èifeachd leudachaidh teirmeach grafait, agus mar sin is e SiC an stuth as fheàrr airson còmhdach uachdar bunait grafait.
An-dràsta, is e seòrsa 3C, 4H agus 6H an SiC as cumanta sa mhòr-chuid, agus tha cleachdaidhean SiC eadar-dhealaichte ann an diofar sheòrsaichean criostail. Mar eisimpleir, faodaidh 4H-SiC innealan àrd-chumhachd a dhèanamh; is e 6H-SiC an fheadhainn as seasmhaiche agus faodaidh e innealan foto-dealain a dhèanamh; Air sgàth an structar coltach ri GaN, faodar 3C-SiC a chleachdadh gus sreath epitaxial GaN a dhèanamh agus innealan RF SiC-GaN a dhèanamh. Tha 3C-SiC cuideachd aithnichte mar β-SiC, agus tha cleachdadh cudromach de β-SiC mar fhilm agus stuth còmhdach, agus mar sin is e β-SiC am prìomh stuth airson còmhdach an-dràsta.
Modh airson còmhdach silicon carbide ullachadh
An-dràsta, tha na dòighean ullachaidh airson còmhdach SiC a’ toirt a-steach sa mhòr-chuid dòigh gel-sol, dòigh leabachaidh, dòigh còmhdach bruis, dòigh spraeadh plasma, dòigh ath-bhualadh gas ceimigeach (CVR) agus dòigh tasgadh smùid ceimigeach (CVD).
Modh leabachaidh:
’S e seòrsa de shintearachd ìre chruaidh aig teòthachd àrd a th’ anns an dòigh seo, a bhios sa mhòr-chuid a’ cleachdadh measgachadh de phùdar Si agus pùdar C mar phùdar leabachaidh, thèid am maitrís grafait a chur anns a’ phùdar leabachaidh, agus thèid an sintearachd aig teòthachd àrd a dhèanamh anns a’ ghas neo-ghnìomhach, agus mu dheireadh gheibhear còmhdach SiC air uachdar a’ mhaitrís grafait. Tha am pròiseas sìmplidh agus tha an cothlamadh eadar an còmhdach agus an t-substrate math, ach tha an aonachd a’ chòmhdaich air feadh an tighead bochd, agus mar sin tha e furasta barrachd thuill a dhèanamh agus droch aghaidh oxidation adhbhrachadh.
Modh còmhdach bruis:
’S e an dòigh còmhdach bruis sa mhòr-chuid stuth amh leaghaidh a bhruiseadh air uachdar maitrís a’ ghrafait, agus an uairsin an stuth amh a leigheas aig teòthachd sònraichte gus an còmhdach ullachadh. Tha am pròiseas sìmplidh agus tha a’ chosgais ìosal, ach tha an còmhdach a chaidh ullachadh leis an dòigh còmhdach bruis lag an co-bhonn ris an t-substrate, tha an aonachd còmhdach bochd, tha an còmhdach tana agus tha an aghaidh oxidation ìosal, agus tha feum air dòighean eile gus a chuideachadh.
Modh spraeadh plasma:
’S e an dòigh spraeadh plasma sa mhòr-chuid stuthan amh leaghte no leth-leaghte a spraeadh air uachdar maitrís a’ ghrafait le gunna plasma, agus an uairsin cruadhachadh agus ceangal a dhèanamh gus còmhdach a chruthachadh. Tha an dòigh sìmplidh ri obrachadh agus faodaidh i còmhdach silicon carbide caran dùmhail ullachadh, ach bidh an còmhdach silicon carbide a chaidh ullachadh leis an dòigh seo ro lag gu tric agus a’ leantainn gu strì an aghaidh oxidation lag, agus mar sin mar as trice thathar ga chleachdadh airson còmhdach co-dhèanta SiC ullachadh gus càileachd a’ chòmhdaich a leasachadh.
Modh gel-sol:
’S e prìomh amas an dòigh gel-sol fuasgladh sol èideadh is follaiseach ullachadh a’ còmhdach uachdar a’ mhaitris, ga thiormachadh gu bhith na gel agus an uairsin ga shintearachd gus còmhdach fhaighinn. Tha an dòigh seo sìmplidh ri obrachadh agus saor, ach tha cuid de easbhaidhean aig a’ chòmhdach a thèid a dhèanamh leithid strì an aghaidh clisgeadh teirmeach ìosal agus sgàineadh furasta, agus mar sin chan urrainnear a chleachdadh gu farsaing.
Ath-bhualadh Gas Ceimigeach (CVR):
Bidh CVR sa mhòr-chuid a’ gineadh còmhdach SiC le bhith a’ cleachdadh pùdar Si agus SiO2 gus smùid SiO a chruthachadh aig teòthachd àrd, agus bidh sreath de ath-bheachdan ceimigeach a’ tachairt air uachdar fo-strat stuth C. Tha an còmhdach SiC a chaidh ullachadh leis an dòigh seo ceangailte gu dlùth ris an fho-strat, ach tha an teòthachd ath-bhualadh nas àirde agus tha a’ chosgais nas àirde.
Tasgadh Ceò Ceimigeach (CVD):
An-dràsta, ’s e CVD am prìomh theicneòlas airson còmhdach SiC ullachadh air uachdar an t-substrate. ’S e am prìomh phròiseas sreath de ath-bheachdan corporra is ceimigeach de stuth ath-bhualaidh ìre gas air uachdar an t-substrate, agus mu dheireadh thèid an còmhdach SiC ullachadh le bhith ga thasgadh air uachdar an t-substrate. Tha an còmhdach SiC a chaidh ullachadh le teicneòlas CVD ceangailte gu dlùth ri uachdar an t-substrate, agus faodaidh seo an aghaidh oxidation agus an aghaidh ablation den stuth substrate a leasachadh gu h-èifeachdach, ach tha an ùine thasgaidh leis an dòigh seo nas fhaide, agus tha gas puinnseanta sònraichte anns a’ ghas ath-bhualaidh.
Suidheachadh margaidh bunait grafait còmhdaichte SiC
Nuair a thòisich luchd-saothrachaidh cèin tràth, bha stiùir shoilleir aca agus roinn àrd den mhargaidh. Gu h-eadar-nàiseanta, is e na prìomh sholaraichean bunait grafait còmhdaichte SiC Xycard às an Òlaind, SGL Carbon (SGL) às a’ Ghearmailt, Toyo Carbon às an t-Seapan, MEMC às na Stàitean Aonaichte agus companaidhean eile, a tha gu ìre mhòr a’ gabhail thairis a’ mhargaidh eadar-nàiseanta. Ged a tha Sìona air briseadh tro theicneòlas bunaiteach fàs cunbhalach còmhdach SiC air uachdar maitrís grafait, tha maitrís grafait àrd-inbhe fhathast an urra ri SGL às a’ Ghearmailt, Toyo Carbon às an t-Seapan agus iomairtean eile, tha buaidh aig maitrís grafait a bheir iomairtean dachaigheil air beatha na seirbheis air sgàth giùlan teirmeach, modulas elastagach, modulas cruaidh, lochdan laitís agus duilgheadasan càileachd eile. Chan urrainn don uidheamachd MOCVD coinneachadh ri riatanasan cleachdadh bunait grafait còmhdaichte SiC.
Tha gnìomhachas leth-chonnsachaidh Shìona a’ leasachadh gu luath, leis an àrdachadh mean air mhean ann an ìre ionadaileachaidh uidheamachd epitaxial MOCVD, agus leudachadh air tagraidhean pròiseas eile, thathar an dùil gum fàs margaidh thoraidhean stèidhichte air grafait còmhdaichte SiC gu luath san àm ri teachd. A rèir tuairmsean tòiseachaidh gnìomhachais, bidh margaidh stèidhichte air grafait dachaigheil nas àirde na 500 millean yuan anns na beagan bhliadhnaichean a tha romhainn.
’S e bunait grafait còmhdaichte le SiC am prìomh phàirt de uidheamachd gnìomhachais leth-chonnsachaidh measgaichte, agus tha e deatamach teicneòlas bunaiteach a chinneasachaidh agus a dhèanamh a mhaighstireachd, agus sèine gnìomhachais stuthan amh-phròiseas-uidheamachd gu lèir a bhith ionadail gus dèanamh cinnteach à leasachadh gnìomhachas leth-chonnsachaidh Shìona. Tha raon bunait grafait còmhdaichte le SiC dachaigheil a’ soirbheachadh, agus faodaidh càileachd an toraidh an ìre adhartach eadar-nàiseanta a ruighinn a dh’ aithghearr.
Àm puist: 24 Iuchar 2023