الجرافيت المسامي: قلب نمو كريستال كربيد السيليكون
بواسطة لوسي (المبيعات) @ شركة سيميرا لتكنولوجيا أشباه الموصلات المحدودة.
كممثل لأشباه الموصلات من الجيل الثالث، يُظهر SiC مزايا كبيرة في تطبيقات درجات الحرارة العالية والضغط العالي والتردد العالي، مما يجعله مادة مثالية لأجهزة الترددات اللاسلكية وأجهزة الطاقة من الجيل التالي.
ومع ذلك، يواجه نمو بلورات SiC تحديات مثل الصعوبة العالية، ودورات البحث والتطوير الطويلة، والتكاليف المرتفعة، مما يشكل تحديات كبيرة في خفض التكاليف، وزيادة حجم الإنتاج، وتحسين الجودة. يظهر الجرافيت المسامي كحل مثالي لهذه المشكلة.
ما هو الجرافيت المسامي؟ [الشكل 1]
الجرافيت المسامي عبارة عن مادة كربونية عالية النقاء تتميز ببنية بلورة جرافيت سليمة ومسام مترابطة وفيرة على نطاق ميكرون. فهو يجمع بين ثبات الجرافيت في درجات الحرارة العالية وخصائص النفاذية ونقل الكتلة للهياكل المسامية.
هذا مسامية لا تعمل الهندسة المعمارية على زيادة مساحة السطح المحددة بشكل كبير فحسب، بل تشكل أيضًا قنوات مستقرة للطور الغازي عند درجات حرارة مرتفعة، مما يتيح تحكمًا أكثر دقة في مجال درجة الحرارة وتوزيع تدفق الهواء أثناء نمو SiC.
كريستال إطار ل: sp² سداسية مهجنة
هيكل الطبقات: فان دير فالس
القوات: تعديل مجال درجة الحرارة، وتحسين استقرار نقل الكتلة، والتحكم في العيوب
الجرافيت المسامي لـ Semicera:
مسامية عالية: تصل إلى 65%
استقرار الدفعة: اتساق ممتاز عبر دفعات الإنتاج
معالجة متفوقة: تتيح تفاوتات العملية إنشاء جدران أسطوانية رفيعة للغاية بسماكة أقل من 1 مم
تأثير الجرافيت المسامي على نمو كربيد السيليكون؟
يعتمد اختيار الجرافيت المسامي في المقام الأول على توافقه مع خصائص نمو SiC ودوره الحاسم في العملية.
1. H نقل المرحلة الغازية متجانسة
يعتمد نمو SiC على ذرات/جزيئات الطور الغازي مثل Si وSiC₂ وC₂، والتي تتصاعد من منطقة المواد الخام إلى بلورة البذور. يمكن للجرافيت المسامي أن يمنع نقص المواد المركزية ونمو الحواف الزائد، ويثبت واجهة النمو البلوري، ويضمن قطرًا بلوريًا موحدًا دون انخفاضات أو تزييف.
2. تحسين توحيد مجال درجة الحرارة
يُظهر الهيكل المسامي موصلية حرارية مكافئة أقل وأكثر اتساقًا، والتي يمكنها: التخفيف من مناطق الحرارة المرتفعة المحلية، وتسوية تدرجات درجات الحرارة، وتقليل الإجهاد الحراري داخل البلورات. كما أنه يقلل من احتمالية الخلع والانزلاق والتشقق، وبالتالي تعزيز السلامة الهيكلية للبلورة.
3. ضبط نسبة C/Si في الطور الغازي
عند درجات الحرارة المرتفعة، يطلق الجرافيت المسامي الكربون تدريجيًا، مما يزيد من تركيز الكربون في الطور الغازي. إذا كانت نسبة C/Si منخفضة، فهي عرضة لتكوين بلورات شوائب مثل 6H و15R. إذا كانت نسبة C/Si معتدلة، فيمكن تحقيق نمو مستقر لـ 4H-SiC (الشكل البلوري الوحيد المستخدم في أجهزة الطاقة).
4. منع إعادة التبلور غير الضرورية في الجزء العلوي من البوتقة
يحجب الجرافيت المسامي تدفق الهواء ويوزعه، ويوجه المزيد من البخار نحو نمو البلورات بدلاً من التسبب في تبلور بخار مفرط على الغطاء كما هو موضح في الجرافيت غير المسامي، مما يؤدي إلى هدر في الأعلى.
5. ترشيح الغبار والجسيمات
تسامي المادة يولد جزيئات الكربون والغبار. تعترض المسام المترابطة للجرافيت المسامي المواد الجسيمية، وتمنع دخولها إلى الهياكل البلورية لتجنب تكوين الشوائب والبقع السوداء وعيوب الأنابيب الدقيقة.
|
غرض |
بدون الجرافيت المسامي |
مع الجرافيت المسامية |
|
معدل النمو |
20-30 ميكرومتر/ساعة |
+زيادة 33% |
|
استخدام مصدر المسحوق |
<30% |
+29% إلى ~59% |
|
كثافة الخلل |
800-1200 سم⁻² |
–تخفيض 52% |
|
(MPD)/كثافة الأنابيب الدقيقة |
6-7 إي/سم² |
1-2 إي/سم² |
|
ماكس القص الإجهاد |
13.5 ميجا باسكال |
تنخفض إلى 10.4 ميجا باسكال |
|
التدرج في درجة الحرارة شعاعي |
كبير |
ألطف |
|
نسبة C/Si |
0.8–1.1 |
1.2–1.5 |
|
أعلى إعادة البلورة |
شديد |
خفضت بشكل ملحوظ |
|
سمك الكريستال |
2.0-2.5 ملم |
3.0-3.3 ملم |
باختصار، الجرافيت المسامي ليس مادة ذات وظيفة واحدة، بل هو مادة هيكلية رئيسية تضمن استقرار نمو طريقة PVT من خلال تعزيز جودة كريستال SiC بشكل تآزري من خلال أربع آليات: التوزيع الموحد لتدفق الغاز، وحقل درجة الحرارة الأمثل، والتحكم في نسبة C/Si، وتقليل التلوث بالشوائب.
الأسواق الدولية والمحلية
وتهيمن على السوق الدولية شركات SGL الألمانية، وToyo Carbon اليابانية، وDonghai Carbon، وغيرها. تظهر منتجاتهم اتساقًا عاليًا وحواجز فنية، ولكنها تأتي بأسعار مرتفعة وأوقات تسليم ممتدة.
يشهد السوق المحلي نموًا سريعًا جنبًا إلى جنب مع التوسع السريع في القدرة الإنتاجية لركيزة SiC، مما يوفر مزايا ملحوظة في فعالية التكلفة والجداول الزمنية للتسليم واستجابة الخدمة. تمر الصناعة حاليًا بمرحلة من الاستبدال المحلي المتسارع والاختراقات التدريجية في القطاعات الراقية.
لماذا تختار الجرافيت المسامي من Semicera؟
بفضل سنوات من الخبرة في هذا المجال والتقدم التكنولوجي المستمر، تقدم Semicera مجموعة واسعة من مواد ومكونات الجرافيت المسامية. وتقدم الشركة أيضًا خدمات مخصصة لتلبية الاحتياجات المتنوعة، مدعومة بمواعيد تسليم قصيرة وأسعار تنافسية. سواء كنت تحتاج إلى شراء أو معالجة أو حلول مخصصة، فإن Semicera تقدم أفضل النتائج الممكنة!
