Poudre de carbure de silicium de qualité électronique

En tant que matériau central des semi-conducteurs de troisième génération,carbure de silicium (sic)joue un rôle de plus en plus important dans les champs de haute technologie tels que les nouveaux véhicules énergétiques, le stockage d'énergie photovoltaïque et les communications 5G en raison de ses excellentes propriétés physiques. À l'heure actuelle, la synthèse de la poudre de carbure de silicium de qualité électronique repose principalement sur la méthode de synthèse à haute température à haute température améliorée (méthode de synthèse de combustion). Cette méthode réalise une synthèse efficace du carbure de silicium par la réaction de combustion de la poudre de Si et de la poudre C combinée avec une source de chaleur externe (comme le chauffage de la bobine d'induction).

Paramètres de processus clés affectant la qualité dePoudre de sic

1. Influence du rapport C / Si:

  L'efficacité de la synthèse de la poudre SIC est étroitement liée au rapport silicium / carbone (Si / C). Généralement, un rapport C / Si de 1: 1 aide à prévenir la combustion incomplète, garantissant un taux de conversion plus élevé. Bien qu'une légère déviation par rapport à ce rapport puisse initialement augmenter le taux de conversion de la réaction de combustion, dépasser un rapport C / Si de 1,1: 1 peut entraîner des problèmes. L'excès de carbone peut être piégé dans les particules de Sic, ce qui rend difficile la suppression et l'affecter la pureté du matériau.

2. Influence de la température de réaction:

  La température de réaction influence significativement la composition de phase et la pureté de la poudre SIC:

  - Aux températures ≤ 1800 ° C, principalement le 3C-SIC (β-SIC) est produit.

  - Vers 1800 ° C, le β-SIC commence à se transformer progressivement en α-SIC.

  - Aux températures ≥ 2000 ° C, le matériau est presque complètement converti en α-SIC, ce qui améliore sa stabilité.

3. Effectif de la pression de réaction

La pression de réaction affecte la distribution de la taille des particules et la morphologie de la poudre de SiC. Une pression de réaction plus élevée aide à contrôler la taille des particules et à améliorer la dispersion et l'uniformité de la poudre.

4. Effectif du temps de réaction

Le temps de réaction affecte la structure de phase et la taille des grains de la poudre SIC: dans des conditions à haute température (comme 2000 ℃), la structure de phase du SIC passera progressivement de 3C-SIC à 6H-SIC; Lorsque le temps de réaction est encore étendu, 15R-SIC peut même être généré; De plus, un traitement à haute température à long terme intensifiera la sublimation et la repousse des particules, ce qui fait que les petites particules se comportent progressivement pour former de grandes particules.

Méthodes de préparation pour la poudre de sic

La préparation deSilicon en carbure (sic)Peut être classé en trois méthodes principales: phase solide, phase liquide et phase gazeuse, en plus de la méthode de synthèse de combustion.

1. Méthode de phase solide: réduction thermique du carbone

  - matières premières: dioxyde de silicium (Sio₂) comme source de silicium et noir de carbone comme source de carbone.

  - Processus: les deux matériaux sont mélangés en proportions précises et chauffées à des températures élevées, où elles réagissent pour produire de la poudre de Sic.

  - Avantages: Cette méthode est bien établie et adaptée à une production à grande échelle.

  - Inconvénients: le contrôle de la pureté de la poudre résultante peut être difficile.

2. Méthode de phase liquide: méthode Gel-Sol

  - Principe: Cette méthode implique la dissolution des sels d'alcool ou des sels inorganiques pour créer une solution uniforme. Grâce à des réactions d'hydrolyse et de polymérisation, un SOL est formé, qui est ensuite séché et traité par la chaleur pour obtenir de la poudre de SiC.

  - Avantages: Ce processus donne une poudre SIC ultrafine avec une taille de particules uniforme.

  - Inconvénients: il est plus complexe et entraîne des coûts de production plus élevés.

3. Méthode de phase gazeuse: Dépôt de vapeur chimique (CVD)

  - matières premières: précurseurs gazeux tels que le silane (Sih₄) et le tétrachlorure de carbone (CCL₄).

  - Processus: Les gaz précurseurs diffusent et subissent des réactions chimiques dans une chambre fermée, entraînant le dépôt et la formation de SIC.

  - Avantages: la poudre SIC produite par cette méthode est de grande pureté et convient aux applications semi-conductrices haut de gamme.

  - Inconvénients: l'équipement est coûteux et le processus de production est complexe.

Ces méthodes offrent divers avantages et inconvénients, ce qui les rend adaptés à différentes applications et échelles de production.

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