Цахиурын карбид (SiC) нь хагас дамжуулагч үйлдвэр болон дэвшилтэт керамик бүтээгдэхүүнээс олддог гайхалтай нэгдэл юм. Энэ нь ихэвчлэн ижил төрлийн бүтээгдэхүүн гэж андуурч болох энгийн хүмүүсийн дунд төөрөгдөл үүсгэдэг. Бодит байдал дээр ижил химийн найрлагыг хуваалцахын зэрэгцээ SiC нь элэгдэлд тэсвэртэй дэвшилтэт керамик эсвэл өндөр үр ашигтай хагас дамжуулагч хэлбэрээр илэрдэг бөгөөд үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд огт өөр үүрэг гүйцэтгэдэг. Кристал бүтэц, үйлдвэрлэлийн процесс, гүйцэтгэлийн шинж чанар, хэрэглээний талбарын хувьд керамик ба хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC материалын хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа байдаг.
- Түүхий эдэд тавигдах цэвэр байдлын зөрүүтэй шаардлага
Керамик зэрэглэлийн SiC нь нунтаг түүхий эдэд харьцангуй зөөлөн цэвэршилттэй байдаг. Ерөнхийдөө 90%-98% цэвэршилттэй арилжааны чанартай бүтээгдэхүүн нь хэрэглээний ихэнх хэрэгцээг хангаж чаддаг ч өндөр үзүүлэлттэй бүтцийн керамик нь 98% -99.5% цэвэршилт шаарддаг (жишээ нь, урвалд холбогдсон SiC нь хяналттай чөлөөт цахиурын агууламжийг шаарддаг). Энэ нь тодорхой хольцыг тэсвэрлэдэг бөгөөд заримдаа агломерын гүйцэтгэлийг сайжруулж, шингэлэх температурыг бууруулж, эцсийн бүтээгдэхүүний нягтралыг нэмэгдүүлэхийн тулд хөнгөн цагаан исэл (Al₂O₃) эсвэл иттриумын исэл (Y₂O₃) зэрэг шингэлэх туслах бодисуудыг зориудаар нэгтгэдэг.
Хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC нь бараг төгс цэвэр байдлын түвшинг шаарддаг. Субстратын зэрэглэлийн нэг талст SiC нь ≥99.9999% (6N) цэвэршилт шаарддаг бөгөөд зарим өндөр чанартай хэрэглээнд 7N (99.99999%) цэвэршилт шаардагддаг. Эпитаксиаль давхаргууд нь хольцын концентрацийг 10¹⁶ атом/см³-ээс бага байлгах ёстой (ялангуяа B, Al, V зэрэг гүн түвшний хольцоос зайлсхийх). Төмөр (Fe), хөнгөн цагаан (Al), эсвэл бор (B) гэх мэт ул мөр хольцууд нь цахилгааны шинж чанарт ноцтой нөлөөлж, тээвэрлэгчийг тарааж, эвдрэлийн талбайн хүчийг бууруулж, эцэст нь төхөөрөмжийн ажиллагаа, найдвартай байдлыг алдагдуулж, хольцын хатуу хяналтыг шаарддаг.
Цахиурын карбидын хагас дамжуулагч материал
- Ялгаатай болор бүтэц, чанар
Керамик зэрэглэлийн SiC нь голчлон санамсаргүй чиглүүлсэн олон тооны SiC бичил талстуудаас бүрдсэн поликристал нунтаг эсвэл шингэрүүлсэн биет хэлбэрээр байдаг. Материал нь олон төрлийн политип (жишээ нь, α-SiC, β-SiC) агуулж байж, тодорхой политипүүдийг хатуу хянахгүйгээр материалын нийт нягтрал, жигд байдлыг чухалчилдаг. Түүний дотоод бүтэц нь үр тарианы хил хязгаар, микроскопийн нүх сүвтэй бөгөөд шингэлэх туслах бодис (жишээ нь, Al₂O₃, Y₂O₃) агуулж болно.
Хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC нь нэг талст субстрат эсвэл өндөр эмх цэгцтэй болор бүтэцтэй эпитаксиаль давхарга байх ёстой. Энэ нь нарийн талст өсөлтийн техникээр олж авсан тодорхой политипүүдийг шаарддаг (жишээлбэл, 4H-SiC, 6H-SiC). Электрон хөдөлгөөн ба зурвасын зай зэрэг цахилгаан шинж чанарууд нь политип сонгоход маш мэдрэмтгий байдаг тул хатуу хяналт шаарддаг. Одоогийн байдлаар 4H-SiC нь зөөвөрлөгчийн өндөр хөдөлгөөн, эвдрэлийн талбайн бат бөх чанар зэрэг давуу талтай цахилгаан шинж чанараараа зах зээлд давамгайлж байгаа бөгөөд энэ нь эрчим хүчний төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой.
- Процессын нарийн төвөгтэй байдлын харьцуулалт
Керамик зэрэглэлийн SiC нь "тоосго хийх"-тэй адил харьцангуй энгийн үйлдвэрлэлийн процессуудыг (нунтаг бэлтгэх → хэлбэржүүлэх → агломержуулах) ашигладаг. Процесс нь дараахь зүйлийг агуулна.
- Худалдааны зориулалттай SiC нунтаг (ихэвчлэн микрон хэмжээтэй) холбогч бодистой холих
- Дарах замаар хэлбэржүүлэх
- Өндөр температурт синтеринг (1600-2200 ° C) нь бөөмийн тархалтаар нягтралыг бий болгодог.
Ихэнх програмууд > 90% нягтралд сэтгэл хангалуун байж болно. Бүх үйл явц нь талст өсөлтийн нарийн хяналт шаарддаггүй, харин тууштай байдал үүсгэх, нэгтгэхэд анхаарлаа хандуулдаг. Давуу талууд нь нарийн төвөгтэй хэлбэрийн процессын уян хатан байдлыг агуулдаг боловч цэвэршилтийн шаардлага харьцангуй бага байдаг.
Хагас дамжуулагчийн зэрэглэлийн SiC илүү нарийн төвөгтэй процессуудыг (өндөр цэвэршилттэй нунтаг бэлтгэх → нэг талст субстратын өсөлт → эпитаксиаль хавтанцар тунадас → төхөөрөмж үйлдвэрлэх) хамардаг. Гол алхамууд нь:
- Субстратыг үндсэндээ физик уурын тээвэрлэлтийн (PVT) аргаар бэлтгэх
- Хэт их нөхцөлд (2200-2400 ° C, өндөр вакуум) SiC нунтаг сублимация
- Температурын градиент (±1°C) ба даралтын параметрүүдийг нарийн хянах
- Химийн уурын хуримтлал (CVD) замаар эпитаксиаль давхаргын өсөлт нь жигд зузаан, хольцтой давхаргууд (ихэвчлэн хэдэн арван микрон) үүсгэдэг.
Бүх үйл явц нь бохирдлоос сэргийлэхийн тулд хэт цэвэр орчин (жишээлбэл, 10-р ангиллын цэвэр өрөө) шаарддаг. Түүхий эдийн цэвэршилт (>99.9999%) болон тоног төхөөрөмжийн боловсронгуй байдлын аль алинд нь хатуу шаардлага тавьдаг, дулааны талбай, хийн урсгалын хурдыг хянах шаардлагатай үйл явцын туйлын нарийвчлал зэрэг шинж чанарууд орно.
- Зардлын мэдэгдэхүйц ялгаа ба зах зээлийн чиг хандлага
Керамик зэрэглэлийн SiC шинж чанарууд:
- Түүхий эд: Худалдааны зориулалттай нунтаг
- Харьцангуй энгийн процессууд
- Бага зардал: тонн тутамд мянгаас хэдэн арван мянган юань
- Өргөн хэрэглээ: Зүлгүүр, галд тэсвэртэй материал болон бусад зардалд мэдрэмтгий үйлдвэрүүд
Хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC шинж чанарууд:
- Урт субстратын өсөлтийн мөчлөг
- Согогтой тэмцэх асуудал
- Бага ургацын хувь хэмжээ
- Өндөр өртөг: 6 инчийн субстрат тутамд хэдэн мянган доллар
- Төвлөрсөн зах зээл: Эрчим хүчний төхөөрөмж, RF-ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд зэрэг өндөр хүчин чадалтай электрон хэрэгсэл
Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл болон 5G харилцаа холбооны хурдацтай хөгжлийг дагаад зах зээлийн эрэлт хэрэгцээ асар хурдацтай нэмэгдэж байна.
- Ялгаатай хэрэглээний хувилбарууд
Керамик зэрэглэлийн SiC нь үндсэндээ бүтцийн хэрэглээнд "үйлдвэрлэлийн ажилчин" болдог. Маш сайн механик шинж чанар (өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй) болон дулааны шинж чанаруудыг (өндөр температурт тэсвэртэй, исэлдэлтийн эсэргүүцэл) ашиглан дараахь зүйлд давуу талтай.
- Зүлгүүр (нунтаглах дугуй, зүлгүүр)
- Галд тэсвэртэй материал (өндөр температурт зуухны доторлогоо)
- Элэгдэл/зэврэлтэнд тэсвэртэй эд анги (насос, хоолойн доторлогоо)
Цахиурын карбидын керамик бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC нь электрон төхөөрөмжүүдийн өвөрмөц давуу талыг харуулахын тулд өргөн зурвасын хагас дамжуулагч шинж чанарыг ашиглан "цахим элит"-ийн үүргийг гүйцэтгэдэг.
- Эрчим хүчний төхөөрөмжүүд: EV инвертер, сүлжээ хувиргагч (цахилгаан хувиргах үр ашгийг сайжруулах)
- RF төхөөрөмжүүд: 5G суурь станцууд, радарын системүүд (илүү өндөр давтамжтай ажиллах боломжтой)
- Оптоэлектроник: Цэнхэр LED-ийн субстрат материал
200 мм-ийн SiC эпитаксиаль хавтан
| Хэмжээ | Керамик зэрэглэлийн SiC | Хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC |
| Кристал бүтэц | Поликристал, олон төрлийн политип | Нэг болор, хатуу сонгосон политипүүд |
| Процессын фокус | Нягтрал ба хэлбэрийг хянах | Кристал чанар ба цахилгаан шинж чанарын хяналт |
| Гүйцэтгэлийн тэргүүлэх чиглэл | Механик хүч чадал, зэврэлтэнд тэсвэртэй, дулааны тогтвортой байдал | Цахилгаан шинж чанарууд (зурвас, эвдрэлийн талбар гэх мэт) |
| Хэрэглээний хувилбарууд | Бүтцийн эд анги, элэгдэлд тэсвэртэй эд анги, өндөр температурт тэсвэртэй эд анги | Өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмж, өндөр давтамжийн төхөөрөмж, оптоэлектроник төхөөрөмж |
| Зардлын жолооч нар | Процессын уян хатан байдал, түүхий эдийн зардал | Кристал өсөлтийн хурд, тоног төхөөрөмжийн нарийвчлал, түүхий эдийн цэвэр байдал |
Дүгнэж хэлэхэд, үндсэн ялгаа нь тэдгээрийн тодорхой функциональ зорилгоос үүдэлтэй: керамик зэрэглэлийн SiC нь "хэлбэр (бүтэц)" -ийг ашигладаг бол хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC нь "шинж чанар (цахилгаан)" -ыг ашигладаг. Эхнийх нь хэмнэлттэй механик/дулааны гүйцэтгэлийг эрэлхийлдэг бол хоёр дахь нь өндөр цэвэршилттэй, нэг болор функциональ материал болох материал бэлтгэх технологийн оргил үеийг төлөөлдөг. Химийн гаралтай ижил боловч керамик болон хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC нь цэвэр байдал, болор бүтэц, үйлдвэрлэлийн процессын хувьд тодорхой ялгаатай байдаг ч хоёулаа тус тусын салбарт үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл, технологийн дэвшилд чухал хувь нэмэр оруулдаг.
XKH нь цахиурын карбид (SiC) материалын судалгаа, боловсруулалт, үйлдвэрлэлийн чиглэлээр мэргэшсэн өндөр технологийн аж ахуйн нэгж бөгөөд өндөр цэвэршилттэй SiC керамикаас хагас дамжуулагч зэрэглэлийн SiC талст хүртэл захиалгат боловсруулалт, нарийн боловсруулалт, гадаргууг цэвэрлэх үйлчилгээг санал болгодог. Бэлтгэлийн дэвшилтэт технологи, ухаалаг үйлдвэрлэлийн шугамыг ашиглан XKH нь хагас дамжуулагч, шинэ эрчим хүч, сансар огторгуй болон бусад дэвшилтэт салбарт үйлчлүүлэгчдэдээ тохируулж болохуйц гүйцэтгэлтэй (90%-7N цэвэршилттэй) болон бүтцийн хяналттай (поликристал/нэг талст) SiC бүтээгдэхүүн, шийдлүүдийг санал болгодог. Манай бүтээгдэхүүнүүд хагас дамжуулагч төхөөрөмж, цахилгаан машин, 5G харилцаа холбоо болон холбогдох салбаруудад өргөн хэрэглээг олж авдаг.
Дараахь нь XKH үйлдвэрлэсэн цахиур карбидын керамик төхөөрөмжүүд юм.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 7-р сарын 30-ны хооронд