Silicon Carbide Ceramic vs. Semiconductor Silicon Carbide: Ny fitaovana mitovy amin'ny tanjona roa miavaka

1. Fitakiana fahadiovana samihafa ho an'ny akora manta

 

Ny SiC-grade seramika dia manana fepetra fahadiovana mora ho an'ny famatsiana vovony. Amin'ny ankapobeny, ny vokatra ara-barotra amin'ny fahadiovana 90% -98% dia afaka mahafeno ny ankamaroan'ny filana fampiharana, na dia mety mitaky fahadiovana 98% -99.5% aza ny seramika ara-drafitra avo lenta (ohatra, ny SiC mifamatotra amin'ny fanehoan-kevitra dia mitaky atiny silisiôma maimaim-poana). Mandefitra amin'ny loto sasany izy ary indraindray minia mampiditra fitaovana sintering toy ny oxide aluminium (Al₂O₃) na yttrium oxide (Y₂O₃) mba hanatsarana ny fahombiazan'ny sintering, hampidina ny mari-pana sintering ary hanatsara ny hakitroky ny vokatra farany.

 

Ny SiC-grade semiconductor dia mitaky haavon'ny fahadiovana akaiky. Ny kristaly tokana substrate-grade SiC dia mitaky fahadiovana ≥99.9999% (6N), miaraka amin'ny fampiharana avo lenta sasany mila fahadiovana 7N (99.99999%). Ny sosona epitaxial dia tsy maintsy mitazona ny fifantohan'ny loto ao ambanin'ny 10¹⁶ atôma/cm³ (indrindra fa ny fisorohana ny loto lalina toa an'i B, Al, ary V). Na dia ny loton'ny trace toy ny vy (Fe), aluminium (Al), na boron (B) aza dia mety hisy fiatraikany mafy amin'ny fananana elektrika amin'ny alàlan'ny fiparitahan'ny mpitatitra, mampihena ny tanjaky ny saha, ary amin'ny farany mampandefitra ny fahombiazan'ny fitaovana sy ny fahamendrehana, mitaky fanaraha-maso hentitra ny loto.

 

Silicon carbide semiconductor fitaovana

 

2. Rafitra kristaly miavaka sy kalitao

 

Ny SiC seramika dia misy voalohany amin'ny vovoka polycrystalline na vatana sinterina izay misy microcrystals SiC miompana matetika. Ny fitaovana dia mety misy polytypes maro (ohatra, α-SiC, β-SiC) tsy misy fanaraha-maso hentitra amin'ny polytypes manokana, fa ny fanamafisana ny hakitroky ny fitaovana sy ny fitoviana. Ny rafitra anatiny dia ahitana sisin-tany be dia be sy mason-koditra bitika, ary mety misy fitaovana sinterina (oh: Al₂O₃, Y₂O₃).

 

Ny SiC-grade semiconductor dia tokony ho substrate kristaly tokana na sosona epitaxial miaraka amin'ny rafitra kristaly voalamina tsara. Mitaky polytype manokana azo avy amin'ny teknika fitomboana kristaly mazava tsara (oh: 4H-SiC, 6H-SiC). Ny fananana elektrônika toy ny fifindran'ny elektrôna sy ny bandgap dia tena saro-pady amin'ny fisafidianana polytype, mila fanaraha-maso hentitra. Amin'izao fotoana izao, ny 4H-SiC dia manjaka amin'ny tsena noho ny fananany elektrika ambony ao anatin'izany ny fivezivezen'ny mpitatitra avo lenta sy ny tanjaky ny saha, ka mahatonga azy io ho tsara ho an'ny fitaovana herinaratra.

 

3. Fampitahana ny fahasarotan'ny dingana

 

Ny SiC-grade seramika dia mampiasa fomba fanamboarana tsotra (fiomanana vovoka → fananganana → sintering), mitovy amin'ny "fanamboarana biriky." Ny dingana dia ahitana:

 

• Fampifangaroana vovoka SiC kilasy ara-barotra (matetika micron-habe) miaraka amin'ny binder
• Miforona amin'ny fanerena
• Sintering amin'ny mari-pana ambony (1600-2200 ° C) mba hahazoana densification amin'ny alalan'ny diffusion poti
  Ny ankamaroan'ny fampiharana dia mety ho afa-po amin'ny> 90% hakitroky. Ny dingana manontolo dia tsy mitaky fanaraha-maso ny fitomboan'ny kristaly mazava tsara, fa mifantoka amin'ny famolavolana sy ny sintering tsy miovaova. Ny tombony dia ny fahafaha-manatsara ny fizotran'ny endrika sarotra, na dia misy fepetra takiana amin'ny fahadiovana ambany kokoa aza.

 

Ny SiC-grade semiconductor dia misy dingana sarotra lavitra kokoa (fiomanana vovobony madio → fitomboan'ny substrate kristaly tokana → fametrahana wafer epitaxial → fanamboarana fitaovana). Ny dingana lehibe dia ahitana:

 

• Ny fanomanana substrate dia amin'ny alàlan'ny fomba fitaterana etona ara-batana (PVT).
• Sublimation ny vovoka SiC amin'ny fepetra faran'izay mafy (2200-2400 ° C, banga avo)
• Fanaraha-maso tsara ny mari-pana (± 1°C) sy ny mari-pamantarana fanerena
• Fitomboan'ny sosona epitaxial amin'ny alàlan'ny fametrahana etona simika (CVD) mba hamoronana sosona matevina sy doped (matetika maromaro ka hatramin'ny microns)
  Ny dingana iray manontolo dia mitaky tontolo madio indrindra (ohatra, efitrano fidiovana kilasy faha-10) mba hisorohana ny fandotoana. Ny toetra mampiavaka azy dia ny fampandehanana faran'izay haingana, mitaky fanaraha-maso ny faritra mafana sy ny taham-pidiran'ny entona, miaraka amin'ny fepetra henjana ho an'ny fahadiovan'ny akora (> 99.9999%) sy ny fahaizan'ny fitaovana.

 

4. Ny fahasamihafan'ny vidim-piainana sy ny fizotry ny tsena

 

Ny endri-javatra SiC seramika:

• Akora manta: Vovoka vita amin'ny varotra
• Fomba tsotra
• Vidiny ambany: An'arivony ka hatramin'ny alinalina RMB isaky ny taonina
• Fampiharana malalaka: Abrasive, refractory, ary indostrian'ny vidiny hafa

 

Ny endri-javatra SiC semiconductor:

• Ny tsingerin'ny fitomboan'ny substrate lava
• Fanaraha-maso ny kilema sarotra
• Taham-pamokarana ambany
• Vidiny avo: USD an'arivony isaky ny substrate 6-inch
• Tsena miompana: Ireo fitaovana elektrônika avo lenta toy ny fitaovana herinaratra sy singa RF
  Miaraka amin'ny fivoarana haingana ny fiara angovo vaovao sy ny fifandraisana 5G, dia mitombo be ny fangatahana tsena.

 

5. Fampiharana samihafa

 

Ny SiC seramika dia miasa ho toy ny "soavaly indostrialy" indrindra ho an'ny fampiharana ara-drafitra. Amin'ny fampiasana ny toetra mekanika tsara indrindra (hamafisina avo, fanoherana ny akanjo) sy ny toetra mahamay (fanamafisana ambony, fanoherana ny oxidation), dia miavaka amin'ny:

 

• Abrasive (kodia fikosoham-bary, papier)
• Refractory (fandoroana lafaoro avo lenta)
• Ireo singa mahatohitra ny harafesina (voan'ny paompy, fonosin'ny fantsona)

 

Silicon carbide seramika singa ara-drafitra

 

Semiconductor-grade SiC dia miasa ho toy ny "elite elektronika", mampiasa ny fananana semiconductor bandgap midadasika mba hanehoana tombony miavaka amin'ny fitaovana elektronika:

 

• Fitaovana herinaratra: EV inverters, grid converters (manatsara ny fahombiazan'ny fiovam-pahefana)
• Fitaovana RF: tobim-piantsonana 5G, rafitra radar (mampihena ny fampandehanana matetika kokoa)
• Optoelectronics: fitaovana substrate ho an'ny LED manga

 

200-milimeter SiC epitaxial wafer

 

lafiny	Ceramic-kilasy SiC	Semiconductor-kilasy SiC
Crystal Structure	Polycrystalline, polytypes maro	Kristaly tokana, polytypes voafantina hentitra
Process Focus	Densification sy fanaraha-maso endrika	Ny kalitao kristaly sy ny fanaraha-maso ny fananana elektrika
Laharam-pahamehana	Hery mekanika, fanoherana ny harafesina, fahamarinan-toerana mafana	Toetra elektrônika (bandgap, faritra tapaka, sns.)
Fampiharana Scenarios	Ny singa ara-drafitra, ny ampahany mahatohitra, ny singa avo lenta	Fitaovana avo lenta, fitaovana avo lenta, fitaovana optoelectronic
Cost Drivers	Ny fahaiza-manaon'ny dingana, ny vidin'ny akora	Ny tahan'ny fitomboan'ny kristaly, ny fametrahana mazava tsara ny fitaovana, ny fahadiovan'ny akora

 

Raha fintinina, ny fahasamihafana fototra dia avy amin'ny tanjon'izy ireo miavaka: SiC seramika dia mampiasa "endrika (rafitra)" raha toa kosa ny SiC semiconductor-grade dia mampiasa "properties (elektronika)." Ny teo aloha dia mikatsaka ny fahombiazan'ny mekanika/thermal lafo vidy, raha ny faharoa kosa dia maneho ny faratampony amin'ny teknolojia fanomanana ara-materialy ho fitaovana miasa amin'ny fahadiovana avo lenta, kristaly tokana. Na dia mizara ny fiaviana simika mitovy aza, ny SiC seramika sy semiconductor-grade dia mampiseho fahasamihafana mazava amin'ny fahadiovana, ny firafitry ny kristaly ary ny fizotran'ny famokarana - kanefa samy mandray anjara lehibe amin'ny famokarana indostrialy sy ny fandrosoana ara-teknolojia amin'ny sehatra misy azy ireo.