Wadah Pelapis TaC untuk Pertumbuhan Kristal AlN

Bahan semikonduktor generasi ketiga AlN termasuk dalam semikonduktor celah pita langsung, bandwidthnya 6,2 eV, dengan konduktivitas termal yang tinggi, resistivitas, kekuatan medan tembus, serta stabilitas kimia dan termal yang sangat baik, tidak hanya cahaya biru yang penting, bahan ultraviolet , atau perangkat elektronik dan sirkuit terpadu, kemasan penting, isolasi dielektrik dan bahan insulasi, terutama untuk perangkat bersuhu tinggi dan berdaya tinggi. Selain itu, AlN dan GaN memiliki kecocokan termal dan kompatibilitas kimia yang baik, AlN yang digunakan sebagai substrat epitaksi GaN, dapat secara signifikan mengurangi kepadatan cacat pada perangkat GaN, dan meningkatkan kinerja perangkat.

Saat ini dunia memiliki kemampuan untuk menumbuhkan ingot AlN dengan diameter 2 inci, namun masih banyak permasalahan yang harus diselesaikan untuk pertumbuhan kristal berukuran lebih besar, dan material wadah merupakan salah satu permasalahannya.

Metode PVT pertumbuhan kristal AlN di lingkungan bersuhu tinggi, gasifikasi AlN, transpor fasa gas, dan aktivitas rekristalisasi dilakukan dalam cawan lebur yang relatif tertutup, sehingga ketahanan suhu tinggi, ketahanan korosi, dan masa pakai yang lama telah menjadi indikator penting bahan wadah untuk pertumbuhan kristal AlN.

Bahan wadah yang tersedia saat ini sebagian besar adalah logam tahan api W dan keramik TaC. Cawan lebur W mempunyai umur wadah yang pendek karena reaksinya yang lambat dengan AlN dan erosi karbonisasi dalam tungku atmosfer C. Saat ini, bahan wadah pertumbuhan kristal AlN yang sebenarnya terutama difokuskan pada bahan TaC, yang merupakan senyawa biner dengan titik leleh tertinggi dengan sifat fisik dan kimia yang sangat baik, seperti titik leleh tinggi (3,880 ℃), kekerasan Vickers tinggi (＞9,4 IPK) dan modulus elastisitas tinggi; ia memiliki konduktivitas termal, konduktivitas listrik, dan ketahanan terhadap korosi kimia yang sangat baik (hanya dilarutkan dalam larutan campuran asam nitrat dan asam fluorida). Penerapan TaC pada wadah mempunyai dua bentuk: yang pertama adalah wadah TaC itu sendiri dan yang lainnya sebagai lapisan pelindung wadah grafit.

Wadah TaC memiliki keunggulan kemurnian kristal yang tinggi dan kehilangan kualitas yang kecil, namun wadah tersebut sulit dibentuk dan memiliki biaya yang tinggi. Wadah grafit berlapis TaC, yang menggabungkan kemudahan pemrosesan bahan grafit dan wadah TaC yang rendah kontaminasi, telah disukai oleh para peneliti dan telah berhasil diterapkan pada pertumbuhan kristal AlN dan kristal SiC. Dengan lebih mengoptimalkan proses pelapisan TaC dan meningkatkan kualitas pelapisan, makawadah grafit berlapis TaCakan menjadi pilihan pertama untuk wadah pertumbuhan kristal AlN, yang memiliki nilai penelitian besar dalam mengurangi biaya pertumbuhan kristal AlN.