Mensintesis Bubuk Silikon Karbida Kemurnian Tinggi

Bagaimana SiC mencapai keunggulannya di bidang semikonduktor? 

Hal ini terutama disebabkan oleh karakteristik celah pita lebar yang luar biasa, berkisar antara 2,3 hingga 3,3 eV, yang menjadikannya bahan ideal untuk pembuatan perangkat elektronik berfrekuensi tinggi dan berdaya tinggi. Fitur ini dapat disamakan dengan membangun jalan raya yang luas untuk sinyal elektronik, memastikan kelancaran jalur sinyal frekuensi tinggi dan meletakkan dasar yang kokoh untuk pemrosesan dan transmisi data yang lebih efisien dan cepat.

Celah pitanya yang lebar, berkisar antara 2,3 hingga 3,3 eV, merupakan faktor kunci, menjadikannya ideal untuk perangkat elektronik berfrekuensi tinggi dan berdaya tinggi. Seolah-olah jalan raya yang luas telah diaspal untuk sinyal-sinyal elektronik, sehingga sinyal-sinyal tersebut dapat bergerak tanpa hambatan, sehingga membangun landasan yang kuat untuk meningkatkan efisiensi dan kecepatan dalam penanganan dan transfer data.

Konduktivitas termalnya tinggi, yang bisa mencapai 3,6 hingga 4,8 W·cm⁻¹·K⁻¹. Artinya, ia dapat menghilangkan panas dengan cepat, bertindak sebagai "mesin" pendingin yang efisien untuk perangkat elektronik. Akibatnya, SiC berkinerja sangat baik dalam aplikasi perangkat elektronik yang menuntut ketahanan terhadap radiasi dan korosi. Baik menghadapi tantangan radiasi sinar kosmik dalam eksplorasi ruang angkasa atau menghadapi erosi korosif di lingkungan industri yang keras, SiC dapat beroperasi dengan stabil dan tetap stabil.

Mobilitas saturasi pembawa yang tinggi, berkisar antara 1,9 hingga 2,6 × 10⁷ cm·s⁻¹. Fitur ini semakin memperluas potensi penerapannya di bidang semikonduktor, secara efektif meningkatkan kinerja perangkat elektronik dengan memastikan pergerakan elektron yang cepat dan efisien di dalam perangkat, sehingga memberikan dukungan kuat untuk mencapai fungsionalitas yang lebih bertenaga.

Bagaimana sejarah perkembangan material kristal SiC (silikon karbida) berkembang? 

Melihat kembali perkembangan bahan kristal SiC seperti membalik halaman buku kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Pada awal tahun 1892, Acheson menemukan metode sintesisbubuk SiCdari silika dan karbon, sehingga memulai studi tentang bahan SiC. Namun, kemurnian dan ukuran bahan SiC yang diperoleh pada saat itu masih terbatas, seperti halnya bayi yang mengenakan lampin, meskipun memiliki potensi yang tidak terbatas, namun masih memerlukan pertumbuhan dan penyempurnaan yang berkelanjutan.

Pada tahun 1955 Lely berhasil menumbuhkan kristal SiC yang relatif murni melalui teknologi sublimasi, menandai tonggak penting dalam sejarah SiC. Namun, bahan seperti pelat SiC yang diperoleh dari metode ini berukuran kecil dan memiliki variasi kinerja yang besar, seperti sekelompok tentara yang tidak rata, sehingga sulit untuk membentuk kekuatan tempur yang kuat di bidang aplikasi kelas atas.

Antara tahun 1978 dan 1981 Tairov dan Tsvetkov mengembangkan metode Lely dengan memperkenalkan kristal benih dan merancang gradien suhu dengan cermat untuk mengontrol transportasi material. Langkah inovatif ini, yang sekarang dikenal sebagai metode Lely yang ditingkatkan atau metode sublimasi berbantuan benih (seed-assisted sublimation/PVT), membawa awal baru bagi pertumbuhan kristal SiC, secara signifikan meningkatkan kontrol kualitas dan ukuran kristal SiC, dan meletakkan dasar yang kokoh bagi teknologi. penerapan SiC secara luas di berbagai bidang.

Apa elemen inti dalam pertumbuhan kristal tunggal SiC? 

Kualitas bubuk SiC memainkan peran penting dalam proses pertumbuhan kristal tunggal SiC. Saat menggunakanbubuk β-SiCuntuk menumbuhkan kristal tunggal SiC, transisi fase ke α-SiC dapat terjadi. Transisi ini mempengaruhi rasio molar Si/C dalam fase uap, seperti tindakan penyeimbangan kimia yang rumit; jika terganggu, pertumbuhan kristal dapat terkena dampak buruk, serupa dengan ketidakstabilan fondasi yang menyebabkan miringnya seluruh bangunan.

Mereka terutama berasal dari bubuk SiC, dengan hubungan linier yang erat di antara keduanya. Dengan kata lain, semakin tinggi kemurnian bubuk, semakin baik kualitas kristal tunggalnya. Oleh karena itu, menyiapkan bubuk SiC dengan kemurnian tinggi menjadi kunci untuk mensintesis kristal tunggal SiC berkualitas tinggi. Hal ini mengharuskan kami mengontrol secara ketat kandungan pengotor selama proses sintesis bubuk, memastikan bahwa setiap "molekul bahan mentah" memenuhi standar tinggi untuk memberikan landasan terbaik bagi pertumbuhan kristal.

Apa saja metode sintesisnyabubuk SiC dengan kemurnian tinggi? 

Saat ini, ada tiga pendekatan utama untuk mensintesis bubuk SiC dengan kemurnian tinggi: metode fase uap, fase cair, dan fase padat.

Ia secara cerdik mengontrol kandungan pengotor dalam sumber gas, termasuk metode CVD (Chemical Vapour Deposition) dan plasma. CVD memanfaatkan "keajaiban" reaksi suhu tinggi untuk menghasilkan bubuk SiC yang sangat halus dan sangat murni. Misalnya, menggunakan (CH₃)₂SiCl₂ sebagai bahan mentah, bubuk nano silikon karbida dengan kemurnian tinggi dan rendah oksigen berhasil dibuat dalam "tungku" pada suhu berkisar antara 1100 hingga 1400℃, seperti memahat karya seni yang sangat indah di dunia mikroskopis. Metode plasma, di sisi lain, mengandalkan kekuatan tumbukan elektron berenergi tinggi untuk mencapai sintesis bubuk SiC dengan kemurnian tinggi. Menggunakan plasma gelombang mikro, tetramethylsilane (TMS) digunakan sebagai gas reaksi untuk mensintesis bubuk SiC dengan kemurnian tinggi di bawah "dampak" elektron berenergi tinggi. Meskipun metode fase uap dapat mencapai kemurnian tinggi, biayanya yang tinggi dan laju sintesis yang lambat membuatnya mirip dengan pengrajin yang sangat terampil yang mengenakan biaya banyak dan bekerja dengan lambat, sehingga sulit untuk memenuhi permintaan produksi skala besar.

Metode sol-gel menonjol dalam metode fase cair, mampu mensintesis kemurnian tinggibubuk SiC. Menggunakan sol silikon industri dan resin fenolik yang larut dalam air sebagai bahan baku, reaksi reduksi karbotermal dilakukan pada suhu tinggi untuk menghasilkan bubuk SiC. Namun metode fase cair juga menghadapi permasalahan biaya tinggi dan proses sintesis yang rumit, seperti jalan yang penuh duri, yang meskipun dapat mencapai tujuan, namun penuh tantangan.

Melalui metode ini, para peneliti terus berupaya meningkatkan kemurnian dan hasil bubuk SiC, mendorong teknologi pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida ke tingkat yang lebih tinggi.

Penawaran SemicorexHBubuk SiC dengan kemurnian tinggiuntuk proses semikonduktor. Jika Anda memiliki pertanyaan atau memerlukan detail tambahan, jangan ragu untuk menghubungi kami.

Hubungi telepon #+86-13567891907

Email: penjualan@semicorex.com