Polvere di carburo di silicio di grado elettronico

Come materiale principale dei semiconduttori di terza generazione,silicio carburo (sic)Sta svolgendo un ruolo sempre più importante in campi ad alta tecnologia come nuovi veicoli energetici, accumulo di energia fotovoltaica e comunicazioni 5G grazie alle sue eccellenti proprietà fisiche. Al momento, la sintesi della polvere di carburo di silicio di livello elettronico si basa principalmente sul miglioramento del metodo di sintesi ad alta temperatura auto-propagante (metodo di sintesi di combustione). Questo metodo raggiunge una sintesi efficiente del carburo di silicio attraverso la reazione di combustione di polvere di Si e polvere C combinata con una fonte di calore esterna (come il riscaldamento della bobina di induzione).

Parametri di processo chiave che influenzano la qualità diPolvere sic

1. Influenza del rapporto C/Si:

  L'efficienza della sintesi di polvere SIC è strettamente legata al rapporto silicio-carbonio (SI/C). In generale, un rapporto C/Si di 1: 1 aiuta a prevenire la combustione incompleta, garantendo un tasso di conversione più elevato. Mentre una leggera deviazione da questo rapporto può inizialmente aumentare il tasso di conversione della reazione di combustione, superando un rapporto C/Si di 1,1: 1 può portare a problemi. Il carbonio in eccesso può rimanere intrappolato all'interno delle particelle SIC, rendendo difficile rimuovere e influenzare la purezza del materiale.

2. Influenza della temperatura di reazione:

  La temperatura di reazione influenza significativamente la composizione e la purezza della polvere SIC:

  -A temperature ≤ 1800 ° C, viene prodotto principalmente 3C-SIC (β-SIC).

  -Circa 1800 ° C, β-SIC inizia a trasformarsi gradualmente in α-SIC.

  - A temperature ≥ 2000 ° C, il materiale viene quasi completamente convertito in α-SIC, che ne aumenta la stabilità.

3. Effetto della pressione di reazione

La pressione di reazione influenza la distribuzione delle dimensioni delle particelle e la morfologia della polvere SIC. Una maggiore pressione di reazione aiuta a controllare la dimensione delle particelle e migliorare la dispersione e l'uniformità della polvere.

4. Effetto del tempo di reazione

Il tempo di reazione influisce sulla struttura di fase e sulla dimensione del grano della polvere SIC: in condizioni di alta temperatura (come 2000 ℃), la struttura di fase di SIC cambierà gradualmente da 3C-SIC a 6H-SIC; Quando il tempo di reazione è ulteriormente esteso, può anche essere generato 15R-SIC; Inoltre, il trattamento ad alta temperatura a lungo termine intensificherà la sublimazione e la ricrescita delle particelle, causando l'aggregazione gradualmente di piccole particelle per formare particelle di grandi dimensioni.

Metodi di preparazione per la polvere SIC

La preparazione dipolvere di carburo di silicio (sic)Può essere classificato in tre metodi principali: fase solida, fase liquida e fase gassosa, oltre al metodo di sintesi di combustione.

1. Metodo della fase solida: riduzione termica del carbonio

  - Materie prime: biossido di silicio (SIO₂) come sorgente di silicio e nero di carbonio come fonte di carbonio.

  - Processo: i due materiali sono miscelati in proporzioni precise e riscaldati ad alte temperature, dove reagiscono per produrre polvere SIC.

  -Vantaggi: questo metodo è ben consolidato e adatto alla produzione su larga scala.

  - Svantaggi: il controllo della purezza della polvere risultante può essere impegnativo.

2. Metodo della fase liquida: metodo gel-solu

  - Principio: questo metodo prevede la dissoluzione di sali di alcol o sali inorganici per creare una soluzione uniforme. Attraverso le reazioni di idrolisi e polimerizzazione, si forma un sol, che viene quindi essiccato e trattato termicamente per ottenere polvere SIC.

  - Vantaggi: questo processo produce polvere SIC ultrafina con dimensioni uniformi delle particelle.

  - Svantaggi: è più complesso e comporta costi di produzione più elevati.

3. Metodo della fase gassosa: deposizione di vapore chimico (CVD)

  - Materie prime: precursori gassosi come silano (Sih₄) e tetracloruro di carbonio (CCL₄).

  - Processo: i gas precursori si diffondono e subiscono reazioni chimiche in una camera chiusa, con conseguente deposizione e formazione di SIC.

  - Vantaggi: la polvere SIC prodotta attraverso questo metodo è di elevata purezza ed è adatta per applicazioni a semiconduttore di fascia alta.

  - Svantaggi: l'attrezzatura è costosa e il processo di produzione è complesso.

Questi metodi offrono vari vantaggi e svantaggi, rendendoli adatti a diverse applicazioni e scale di produzione.

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