Die ontwikkeling en toepassings van silikonkarbied (SiC)
1. 'n Eeu van innovasie in SiC
Die reis van silikonkarbied (SiC) het in 1893 begin, toe Edward Goodrich Acheson die Acheson-oond ontwerp het, met behulp van koolstofmateriale om die industriële produksie van SiC te bereik deur elektriese verhitting van kwarts en koolstof. Hierdie uitvinding was die begin van SiC se industrialisasie en het aan Acheson 'n patent besorg.
In die vroeë 20ste eeu is SiC hoofsaaklik as 'n skuurmiddel gebruik as gevolg van sy merkwaardige hardheid en slytasieweerstand. Teen die middel van die 20ste eeu het vooruitgang in chemiese dampneerlegging (CVD) tegnologie nuwe moontlikhede ontsluit. Navorsers by Bell Labs, gelei deur Rustum Roy, het die grondslag gelê vir CVD SiC, wat die eerste SiC-bedekkings op grafietoppervlaktes behaal het.
Die 1970's het 'n groot deurbraak beleef toe Union Carbide Corporation SiC-bedekte grafiet toegedien het in die epitaksiale groei van galliumnitried (GaN) halfgeleiermateriale. Hierdie vooruitgang het 'n deurslaggewende rol gespeel in hoëprestasie GaN-gebaseerde LED's en lasers. Oor die dekades het SiC-bedekkings verder as halfgeleiers uitgebrei na toepassings in lugvaart-, motor- en kragelektronika, danksy verbeterings in vervaardigingstegnieke.
Vandag verbeter innovasies soos termiese bespuiting, PVD en nanotegnologie die werkverrigting en toepassing van SiC-bedekkings verder, wat die potensiaal daarvan in die nuutste velde ten toon stel.
2. Verstaan SiC se kristalstrukture en -gebruike
SiC spog met meer as 200 politipes, gekategoriseer volgens hul atoomrangskikkings in kubieke (3C), seskantige (H) en ruitvormige (R) strukture. Onder hierdie word 4H-SiC en 6H-SiC wyd gebruik in onderskeidelik hoëkrag- en opto-elektroniese toestelle, terwyl β-SiC gewaardeer word vir sy voortreflike termiese geleidingsvermoë, slytasieweerstand en korrosieweerstand.
β-SiC'sunieke eienskappe, soos 'n termiese geleidingsvermoë van120-200 W/m·Ken 'n termiese uitsettingskoëffisiënt wat nou ooreenstem met grafiet, maak dit die voorkeurmateriaal vir oppervlakbedekkings in wafer-epitaxy-toerusting.
3. SiC Coatings: Eienskappe en Voorbereidingstegnieke
SiC-bedekkings, tipies β-SiC, word wyd toegepas om oppervlakeienskappe soos hardheid, slytweerstand en termiese stabiliteit te verbeter. Algemene metodes van voorbereiding sluit in:
- Chemiese dampneerslag (CVD):Verskaf hoë kwaliteit bedekkings met uitstekende adhesie en eenvormigheid, ideaal vir groot en komplekse substrate.
- Fisiese dampafsetting (PVD):Bied presiese beheer oor coating samestelling, geskik vir hoë-presisie toepassings.
- Spuittegnieke, elektrochemiese afsetting en slurriebedekking: Dien as koste-effektiewe alternatiewe vir spesifieke toepassings, maar met wisselende beperkings in adhesie en eenvormigheid.
Elke metode word gekies op grond van die substraateienskappe en toedieningsvereistes.
4. SiC-bedekte grafiet-opnemers in MOCVD
SiC-bedekte grafiet-susceptors is onontbeerlik in Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), 'n sleutelproses in halfgeleier- en opto-elektroniese materiaalvervaardiging.
Hierdie susceptors bied robuuste ondersteuning vir epitaksiale filmgroei, wat termiese stabiliteit verseker en onsuiwerheidsbesoedeling verminder. Die SiC-bedekking verbeter ook oksidasieweerstand, oppervlak-eienskappe en koppelvlakkwaliteit, wat presiese beheer tydens filmgroei moontlik maak.
5. Vorder na die toekoms
In onlangse jare is aansienlike pogings gerig op die verbetering van die produksieprosesse van SiC-bedekte grafietsubstrate. Navorsers fokus daarop om deklaagsuiwerheid, eenvormigheid en lewensduur te verbeter terwyl koste verminder word. Daarbenewens, die verkenning van innoverende materiale soostantaalkarbied (TaC) bedekkingsbied potensiële verbeterings in termiese geleidingsvermoë en weerstand teen korrosie, wat die weg baan vir die volgende generasie oplossings.
Namate die vraag na SiC-bedekte grafiet-susceptors aanhou groei, sal vooruitgang in intelligente vervaardiging en produksie op industriële skaal die ontwikkeling van produkte van hoë gehalte verder ondersteun om aan die ontwikkelende behoeftes van die halfgeleier- en opto-elektroniese industrieë te voldoen.
Pos tyd: Nov-24-2023