Creuset à revêtement TaC pour la croissance des cristaux d'AlN

La troisième génération de matériaux semi-conducteurs AlN appartient au semi-conducteur à bande interdite directe, sa bande passante de 6,2 eV, avec une conductivité thermique, une résistivité, une intensité de champ de claquage élevées, ainsi qu'une excellente stabilité chimique et thermique, n'est pas seulement un matériau important pour la lumière bleue et les ultraviolets. , ou appareils électroniques et circuits intégrés, emballages importants, matériaux d'isolation diélectrique et d'isolation, en particulier pour les appareils haute température et haute puissance. De plus, l'AlN et le GaN ont une bonne correspondance thermique et une bonne compatibilité chimique, l'AlN utilisé comme substrat épitaxial GaN, peut réduire considérablement la densité de défauts dans les dispositifs GaN et améliorer les performances du dispositif.

À l'heure actuelle, le monde a la capacité de cultiver des lingots d'AlN d'un diamètre de 2 pouces, mais il reste encore de nombreux problèmes à résoudre pour la croissance de cristaux de plus grande taille, et le matériau du creuset est l'un des problèmes.

La méthode PVT de croissance cristalline de l'AlN dans un environnement à haute température, les activités de gazéification de l'AlN, de transport en phase gazeuse et de recristallisation sont réalisées dans des creusets relativement fermés, de sorte que la résistance aux températures élevées, la résistance à la corrosion et la longue durée de vie sont devenues des indicateurs importants des matériaux de creuset pour Croissance des cristaux d’AlN.

Les matériaux de creuset actuellement disponibles sont principalement des métaux réfractaires W et des céramiques TaC. Les creusets W ont une durée de vie courte en raison de leur réaction lente avec l'AlN et de l'érosion par carbonisation dans les fours à atmosphère C. À l'heure actuelle, les véritables matériaux de creuset de croissance cristalline d'AlN se concentrent principalement sur les matériaux TaC, qui est un composé binaire avec le point de fusion le plus élevé avec d'excellentes propriétés physiques et chimiques, telles qu'un point de fusion élevé (3 880 ℃), une dureté Vickers élevée (> 9,4). GPa) et module d'élasticité élevé ; il possède une excellente conductivité thermique, conductivité électrique et résistance à la corrosion chimique (uniquement dissous dans une solution mixte d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique). L'application du TaC dans le creuset a deux formes : l'une est le creuset TaC lui-même et l'autre est un revêtement protecteur du creuset en graphite.

Le creuset TaC présente les avantages d'une pureté cristalline élevée et d'une faible perte de qualité, mais le creuset est difficile à former et son coût est élevé. Le creuset en graphite revêtu de TaC, qui combine la facilité de traitement du matériau graphite et la faible contamination du creuset TaC, a été privilégié par les chercheurs et a été appliqué avec succès à la croissance de cristaux d'AlN et de cristaux de SiC. En optimisant davantage le processus de revêtement TaC et en améliorant la qualité du revêtement, leCreuset en graphite recouvert de TaCsera le premier choix pour le creuset de croissance cristalline d’AlN, qui présente une grande valeur de recherche pour réduire le coût de la croissance cristalline d’AlN.