Silikon karbid (SiC) yarimo'tkazgich sanoatida ham, ilg'or keramika mahsulotlarida ham mavjud bo'lgan ajoyib birikma. Bu ko'pincha oddiy odamlar orasida chalkashlikka olib keladi va ularni bir xil turdagi mahsulot deb adashishi mumkin. Aslida, bir xil kimyoviy tarkibga ega bo'lsa-da, SiC aşınmaya bardoshli ilg'or keramika yoki yuqori samarali yarimo'tkazgichlar sifatida namoyon bo'ladi va sanoat ilovalarida mutlaqo boshqacha rol o'ynaydi. Kristal tuzilishi, ishlab chiqarish jarayonlari, ishlash xususiyatlari va qo'llanilishi sohalari bo'yicha keramika va yarimo'tkazgichli SiC materiallari o'rtasida sezilarli farqlar mavjud.
- Xom ashyo uchun turli xil tozalik talablari
Seramika toifasidagi SiC chang xom ashyosi uchun nisbatan yumshoq tozalik talablariga ega. Odatda, 90% -98% sofligi bo'lgan tijorat toifasidagi mahsulotlar ko'p dastur ehtiyojlarini qondirishi mumkin, ammo yuqori samarali strukturaviy keramika 98% -99,5% tozalikni talab qilishi mumkin (masalan, reaktsiya bilan bog'langan SiC nazorat qilinadigan erkin kremniy tarkibini talab qiladi). U ma'lum aralashmalarga toqat qiladi va ba'zida sinterlash samaradorligini oshirish, sinterlash haroratini pasaytirish va yakuniy mahsulot zichligini oshirish uchun alyuminiy oksidi (Al₂O₃) yoki itriy oksidi (Y₂O₃) kabi sinterlash vositalarini o'z ichiga oladi.
Yarimo'tkazgich darajasidagi SiC deyarli mukammal tozalik darajasini talab qiladi. Substrat darajasidagi yagona kristalli SiC ≥99,9999% (6N) tozalikni talab qiladi, ba'zi yuqori darajadagi ilovalar esa 7N (99,99999%) tozalikni talab qiladi. Epitaksial qatlamlar ifloslik kontsentratsiyasini 10¹⁶ atom/sm³ dan past darajada ushlab turishi kerak (ayniqsa, B, Al va V kabi chuqur darajadagi aralashmalardan qochish kerak). Hatto temir (Fe), alyuminiy (Al) yoki bor (B) kabi iz aralashmalari ham elektr xususiyatlariga jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, bu esa tashuvchining tarqalishini keltirib chiqarishi, buzilish maydoni kuchini kamaytirishi va natijada qurilmaning ishlashi va ishonchliligini buzishi mumkin, bu esa qat'iy nopoklik nazoratini talab qiladi.
Silikon karbid yarimo'tkazgichli material
- Aniq kristall tuzilmalar va sifat
Seramika toifasidagi SiC asosan polikristal kukun yoki ko'p tasodifiy yo'naltirilgan SiC mikrokristallaridan tashkil topgan sinterlangan jismlar sifatida mavjud. Materialda bir nechta politiplar bo'lishi mumkin (masalan, a-SiC, b-SiC), o'ziga xos politiplar ustidan qat'iy nazoratsiz, buning o'rniga materialning umumiy zichligi va bir xilligiga e'tibor beriladi. Uning ichki tuzilishi don chegaralari va mikroskopik teshiklari bilan ajralib turadi va sinterlash vositalarini (masalan, Al₂O₃, Y₂O₃) o'z ichiga olishi mumkin.
Yarimo'tkazgich darajasidagi SiC bir kristalli substratlar yoki yuqori tartibli kristalli tuzilmalarga ega epitaksial qatlamlar bo'lishi kerak. Bu aniq kristall o'stirish texnikasi (masalan, 4H-SiC, 6H-SiC) orqali olingan o'ziga xos politiplarni talab qiladi. Elektron harakatchanligi va tarmoqli oralig'i kabi elektr xususiyatlari politip tanlashga juda sezgir bo'lib, qattiq nazoratni talab qiladi. Hozirgi vaqtda 4H-SiC o'zining yuqori elektr xususiyatlari, shu jumladan yuqori tashuvchining harakatchanligi va buzilish maydoni kuchi tufayli bozorda hukmronlik qiladi, bu uni quvvat qurilmalari uchun ideal qiladi.
- Jarayonning murakkabligini taqqoslash
Keramika toifasidagi SiC "g'isht ishlab chiqarish" ga o'xshash nisbatan oddiy ishlab chiqarish jarayonlarini (chang tayyorlash → shakllantirish → sinterlash) qo'llaydi. Jarayon quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- Savdo darajasidagi SiC kukunini (odatda mikron o'lchamli) bog'lovchi moddalar bilan aralashtirish
- Bosish orqali shakllantirish
- Zarrachalar tarqalishi orqali zichlikka erishish uchun yuqori haroratli sinterlash (1600-2200 ° C)
Ko'pgina ilovalar > 90% zichlik bilan qoniqtirilishi mumkin. Butun jarayon kristall o'sishini aniq nazorat qilishni talab qilmaydi, buning o'rniga konsistensiyani shakllantirish va sinterlashga qaratilgan. Afzalliklar, nisbatan pastroq tozalik talablari bilan murakkab shakllar uchun jarayonning moslashuvchanligini o'z ichiga oladi.
Yarimo'tkazgich darajasidagi SiC ancha murakkab jarayonlarni o'z ichiga oladi (yuqori toza kukun tayyorlash → monokristalli substrat o'sishi → epitaksial gofret cho'kishi → qurilma ishlab chiqarish). Asosiy qadamlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- Substratni birinchi navbatda jismoniy bug 'tashuvi (PVT) usuli bilan tayyorlash
- SiC kukunini ekstremal sharoitlarda sublimatsiya qilish (2200-2400 ° S, yuqori vakuum)
- Harorat gradyanlarini (± 1 ° C) va bosim parametrlarini aniq nazorat qilish
- Bir xil qalin, doplangan qatlamlarni (odatda bir necha o'nlab mikrongacha) hosil qilish uchun kimyoviy bug 'cho'kmasi (CVD) orqali epitaksial qatlam o'sishi
Butun jarayon ifloslanishning oldini olish uchun juda toza muhitlarni (masalan, 10-sinf toza xonalarni) talab qiladi. Xususiyatlari issiqlik maydonlari va gaz oqimi tezligini nazorat qilishni talab qiluvchi, xom ashyo tozaligi (>99,9999%) va uskunaning murakkabligi uchun qat'iy talablarga ega bo'lgan haddan tashqari aniqlikni o'z ichiga oladi.
- Xarajatlarning sezilarli farqlari va bozor yo'nalishlari
Seramika darajasidagi SiC xususiyatlari:
- Xom ashyo: tijorat darajasidagi kukun
- Nisbatan oddiy jarayonlar
- Kam xarajat: tonna uchun minglab o'n minglab RMB
- Keng qo'llanilishi: abraziv materiallar, refrakterlar va boshqa xarajatlarga sezgir bo'lgan sanoat
Yarimo'tkazgich darajasidagi SiC xususiyatlari:
- Substrat o'sishining uzoq davrlari
- Qiyin nuqsonlarni nazorat qilish
- Past rentabellik darajasi
- Yuqori narx: 6 dyuymli substrat uchun minglab dollar
- Yo'naltirilgan bozorlar: quvvat qurilmalari va radio chastotasi komponentlari kabi yuqori samarali elektronika
Yangi energiya vositalari va 5G kommunikatsiyalarining jadal rivojlanishi bilan bozor talabi keskin o'sib bormoqda.
- Differentsial dastur stsenariylari
Seramika darajasidagi SiC asosan tizimli ilovalar uchun "sanoat ishchi kuchi" bo'lib xizmat qiladi. O'zining mukammal mexanik xususiyatlaridan (yuqori qattiqlik, aşınma qarshilik) va termal xususiyatlardan (yuqori haroratga chidamlilik, oksidlanishga chidamlilik) foydalanib, u quyidagilardan ustun turadi:
- Aşındırıcılar (silliqlash g'ildiraklari, zımpara)
- Olovga chidamli materiallar (yuqori haroratli o'choq qoplamalari)
- Aşınmaya / korroziyaga chidamli komponentlar (nasos korpuslari, quvur qoplamalari)
Silikon karbidli keramik tarkibiy qismlar
Yarimo'tkazgich darajasidagi SiC elektron qurilmalarda noyob afzalliklarni namoyish qilish uchun keng tarmoqli yarimo'tkazgich xususiyatlaridan foydalangan holda "elektron elita" sifatida ishlaydi:
- Quvvat qurilmalari: EV invertorlari, tarmoq konvertorlari (quvvatni konversiyalash samaradorligini oshirish)
- RF qurilmalari: 5G tayanch stantsiyalari, radar tizimlari (yuqori ish chastotalarini ta'minlaydi)
- Optoelektronika: Moviy LEDlar uchun substrat materiali
200 millimetrli SiC epitaksial gofret
| Hajmi | Seramika darajasidagi SiC | Yarim o'tkazgich darajasidagi SiC |
| Kristal tuzilishi | Polikristalli, bir nechta politiplar | Yagona kristall, qat'iy tanlangan politiplar |
| Jarayonga fokus | Zichlik va shaklni nazorat qilish | Kristal sifati va elektr xususiyatlarini nazorat qilish |
| Ishlash ustuvorligi | Mexanik quvvat, korroziyaga chidamlilik, termal barqarorlik | Elektr xususiyatlari (band oralig'i, buzilish maydoni va boshqalar) |
| Ilova stsenariylari | Strukturaviy komponentlar, aşınmaya bardoshli qismlar, yuqori haroratli komponentlar | Yuqori quvvatli qurilmalar, yuqori chastotali qurilmalar, optoelektronik qurilmalar |
| Narx haydovchilar | Jarayonning moslashuvchanligi, xom ashyo narxi | Kristal o'sish tezligi, uskunaning aniqligi, xom ashyo tozaligi |
Xulosa qilib aytganda, asosiy farq ularning aniq funktsional maqsadlaridan kelib chiqadi: keramika darajasidagi SiC "shakl (tuzilish)" dan, yarimo'tkazgichli SiC esa "xususiyatlardan (elektrik)" foydalanadi. Birinchisi tejamkor mexanik/issiqlik ko'rsatkichlariga intiladi, ikkinchisi esa yuqori toza, bir kristalli funktsional material sifatida material tayyorlash texnologiyasining eng yuqori cho'qqisini ifodalaydi. Kimyoviy kelib chiqishi bir xil bo'lsa-da, keramik va yarim o'tkazgichli SiC tozaligi, kristalli tuzilishi va ishlab chiqarish jarayonlarida aniq farqlarni ko'rsatadi - ammo ikkalasi ham sanoat ishlab chiqarishi va o'z sohalarida texnologik taraqqiyotga sezilarli hissa qo'shadi.
XKH silikon karbid (SiC) materiallarini ilmiy-tadqiqot va ishlab chiqarishga ixtisoslashgan yuqori texnologiyali korxona bo'lib, yuqori toza SiC keramikadan yarimo'tkazgichli SiC kristallarigacha bo'lgan maxsus ishlab chiqish, nozik ishlov berish va sirtni tozalash xizmatlarini taklif etadi. Ilg'or tayyorgarlik texnologiyalari va aqlli ishlab chiqarish liniyalaridan foydalangan holda, XKH yarimo'tkazgich, yangi energiya, aerokosmik va boshqa ilg'or sohalardagi mijozlar uchun sozlanishi samarali (90% -7N soflik) va struktura bilan boshqariladigan (polikristalli/bir kristalli) SiC mahsulotlari va yechimlarini taqdim etadi. Mahsulotlarimiz yarimo'tkazgich uskunalari, elektr transport vositalari, 5G aloqa va tegishli sohalarda keng qo'llanilishini topadi.
Quyida XKH tomonidan ishlab chiqarilgan kremniy karbidli keramik qurilmalar mavjud.
Yuborilgan vaqt: 2025-yil-30-iyul