Crogiolo con rivestimento TaC per la crescita dei cristalli AlN

La terza generazione di materiali semiconduttori AlN appartiene al semiconduttore con bandgap diretto, la sua larghezza di banda di 6,2 eV, con elevata conduttività termica, resistività, intensità del campo di rottura, nonché eccellente stabilità chimica e termica, non è solo un importante luce blu, materiali ultravioletti , o dispositivi elettronici e circuiti integrati, imballaggi importanti, isolamento dielettrico e materiali isolanti, in particolare per dispositivi ad alta potenza ad alta temperatura. Inoltre, AlN e GaN hanno una buona corrispondenza termica e compatibilità chimica, AlN utilizzato come substrato epitassiale GaN, può ridurre significativamente la densità dei difetti nei dispositivi GaN e migliorare le prestazioni del dispositivo.

Al momento, il mondo ha la capacità di coltivare lingotti di AlN con un diametro di 2 pollici, ma ci sono ancora molti problemi da risolvere per la crescita di cristalli di dimensioni maggiori, e il materiale del crogiolo è uno dei problemi.

Il metodo PVT della crescita dei cristalli di AlN in un ambiente ad alta temperatura, la gassificazione di AlN, il trasporto in fase gassosa e le attività di ricristallizzazione vengono eseguite in crogioli relativamente chiusi, quindi la resistenza alle alte temperature, la resistenza alla corrosione e la lunga durata sono diventati indicatori importanti dei materiali dei crogioli per Crescita dei cristalli AlN.

I materiali attualmente disponibili per i crogioli sono principalmente il metallo refrattario W e la ceramica TaC. I crogioli W hanno una vita breve a causa della loro lenta reazione con AlN e dell'erosione da carbonizzazione nei forni con atmosfera C. Allo stato attuale, i veri materiali del crogiolo per la crescita dei cristalli AlN si concentrano principalmente sui materiali TaC, che è un composto binario con il punto di fusione più alto con eccellenti proprietà fisiche e chimiche, come alto punto di fusione (3.880 ℃), elevata durezza Vickers (> 9,4 GPa) ed elevato modulo di elasticità; ha un'eccellente conduttività termica, conduttività elettrica e resistenza alla corrosione chimica (sciolto solo in una soluzione mista di acido nitrico e acido fluoridrico). L'applicazione del TaC nel crogiolo ha due forme: una è il crogiolo TaC stesso e l'altra è come rivestimento protettivo del crogiolo di grafite.

Il crogiolo TaC presenta i vantaggi di un'elevata purezza cristallina e di una piccola perdita di qualità, ma il crogiolo è difficile da formare e ha costi elevati. Il crogiolo di grafite rivestito di TaC, che combina la facile lavorazione del materiale di grafite e la bassa contaminazione del crogiolo di TaC, è stato preferito dai ricercatori ed è stato applicato con successo alla crescita di cristalli AlN e cristalli SiC. Ottimizzando ulteriormente il processo di rivestimento TaC e migliorando la qualità del rivestimento, ilCrogiolo di grafite rivestito in TaCsarà la prima scelta per il crogiolo di crescita dei cristalli AlN, che è di grande valore di ricerca per ridurre il costo della crescita dei cristalli AlN.