Սիլիցիումի կարբիդը (SiC) ուշագրավ միացություն է, որը կարելի է գտնել ինչպես կիսահաղորդչային արդյունաբերության, այնպես էլ առաջադեմ կերամիկական արտադրանքների մեջ: Սա հաճախ շփոթություն է առաջացնում ոչ մասնագետների շրջանում, ովքեր կարող են այն շփոթել նույն տեսակի արտադրանքի հետ: Իրականում, ունենալով նույնական քիմիական կազմ, SiC-ն դրսևորվում է կա՛մ որպես մաշվածությանը դիմացկուն առաջադեմ կերամիկա, կա՛մ որպես բարձր արդյունավետության կիսահաղորդիչներ՝ կատարելով բոլորովին տարբեր դերեր արդյունաբերական կիրառություններում: Կերամիկական և կիսահաղորդչային կարգի SiC նյութերի միջև կան զգալի տարբերություններ՝ բյուրեղային կառուցվածքի, արտադրական գործընթացների, կատարողական բնութագրերի և կիրառման ոլորտների առումով:
- Հումքի տարբեր մաքրության պահանջներ
Կերամիկական SiC-ն իր փոշու հումքի համար ունի համեմատաբար մեղմ մաքրության պահանջներ: Սովորաբար, 90%-98% մաքրությամբ առևտրային որակի արտադրանքը կարող է բավարարել կիրառման մեծ մասի պահանջները, չնայած բարձր արդյունավետությամբ կառուցվածքային կերամիկան կարող է պահանջել 98%-99.5% մաքրություն (օրինակ՝ ռեակցիայի միջոցով կապված SiC-ն պահանջում է վերահսկվող ազատ սիլիցիումի պարունակություն): Այն հանդուրժում է որոշակի խառնուրդներ և երբեմն դիտավորյալ ներառում է սինթերացման օժանդակ նյութեր, ինչպիսիք են ալյումինի օքսիդը (Al₂O₃) կամ իտրիումի օքսիդը (Y₂O₃)՝ սինթերացման աշխատանքը բարելավելու, սինթերացման ջերմաստիճանը իջեցնելու և վերջնական արտադրանքի խտությունը բարձրացնելու համար:
Կիսահաղորդչային կարգի SiC-ն պահանջում է գրեթե կատարյալ մաքրության մակարդակներ: Հիմքի կարգի միաբյուրեղային SiC-ն պահանջում է ≥99.9999% (6N) մաքրություն, որոշ բարձրակարգ կիրառություններում անհրաժեշտ է 7N (99.99999%) մաքրություն: Էպիտաքսիալ շերտերը պետք է պահպանեն խառնուրդների կոնցենտրացիաները 10¹⁶ ատոմ/սմ³-ից ցածր (հատկապես խուսափելով խորը մակարդակի խառնուրդներից, ինչպիսիք են B-ն, Al-ը և V-ն): Նույնիսկ հետքային խառնուրդները, ինչպիսիք են երկաթը (Fe), ալյումինը (Al) կամ բորը (B-ն), կարող են լրջորեն ազդել էլեկտրական հատկությունների վրա՝ առաջացնելով կրողների ցրում, նվազեցնելով քայքայման դաշտի ուժգնությունը և, ի վերջո, խաթարելով սարքի աշխատանքը և հուսալիությունը, ինչը պահանջում է խառնուրդների խիստ վերահսկողություն:
Սիլիցիումի կարբիդային կիսահաղորդչային նյութ
- Տարբեր բյուրեղային կառուցվածքներ և որակ
Կերամիկական SiC-ն հիմնականում գոյություն ունի որպես պոլիկրիստալային փոշի կամ բազմաթիվ պատահականորեն կողմնորոշված SiC միկրոբյուրեղներից կազմված սինտերացված մարմիններ: Նյութը կարող է պարունակել բազմաթիվ պոլիտիպեր (օրինակ՝ α-SiC, β-SiC)՝ առանց որոշակի պոլիտիպերի նկատմամբ խիստ վերահսկողության, փոխարենը շեշտը դնելով նյութի ընդհանուր խտության և միատարրության վրա: Դրա ներքին կառուցվածքը բնութագրվում է առատ հատիկների սահմաններով և մանրադիտակային ծակոտիներով, և կարող է պարունակել սինտերացման օժանդակ նյութեր (օրինակ՝ Al₂O₃, Y₂O₃):
Կիսահաղորդչային կարգի SiC-ն պետք է լինի միաբյուրեղային հիմքեր կամ էպիտաքսիալ շերտեր՝ բարձր կարգավորված բյուրեղային կառուցվածքներով: Այն պահանջում է ճշգրիտ բյուրեղային աճեցման տեխնիկայի միջոցով ստացված հատուկ պոլիտիպեր (օրինակ՝ 4H-SiC, 6H-SiC): Էլեկտրական հատկությունները, ինչպիսիք են էլեկտրոնային շարժունակությունը և արգելակային գոտին, չափազանց զգայուն են պոլիտիպի ընտրության նկատմամբ, ինչը պահանջում է խիստ վերահսկողություն: Ներկայումս 4H-SiC-ն գերիշխում է շուկայում՝ իր գերազանց էլեկտրական հատկությունների, այդ թվում՝ կրողների բարձր շարժունակության և ճեղքման դաշտի ուժի շնորհիվ, ինչը այն դարձնում է իդեալական էլեկտրական սարքերի համար:
- Գործընթացի բարդության համեմատություն
Կերամիկական կարգի SiC-ն կիրառում է համեմատաբար պարզ արտադրական գործընթացներ (փոշու պատրաստում → ձևավորում → թրծում), որոնք նման են «աղյուսագործությանը»։ Գործընթացը ներառում է.
- Առևտրային որակի SiC փոշու (սովորաբար միկրոնի չափի) խառնուրդ կապակցանյութերի հետ
- Ձևավորում սեղմման միջոցով
- Բարձր ջերմաստիճանային սինտերացում (1600-2200°C)՝ մասնիկների դիֆուզիայի միջոցով խտացման հասնելու համար
Մեծ մասամբ կիրառությունները կարող են բավարարվել >90% խտությամբ: Ամբողջ գործընթացը չի պահանջում բյուրեղների աճի ճշգրիտ վերահսկողություն, փոխարենը կենտրոնանում է ձևավորման և սինտերացման խտության վրա: Առավելություններից են բարդ ձևերի համար գործընթացի ճկունությունը, չնայած համեմատաբար ցածր մաքրության պահանջներով:
Կիսահաղորդչային կարգի SiC-ն ներառում է շատ ավելի բարդ գործընթացներ (բարձր մաքրության փոշու պատրաստում → միաբյուրեղային հիմքի աճեցում → էպիտաքսիալ վաֆլիի նստեցում → սարքի պատրաստում): Հիմնական քայլերն են՝
- Հիմքի պատրաստում հիմնականում ֆիզիկական գոլորշու փոխադրման (PVT) մեթոդով
- SiC փոշու սուբլիմացիա ծայրահեղ պայմաններում (2200-2400°C, բարձր վակուում)
- Ջերմաստիճանի գրադիենտների (±1°C) և ճնշման պարամետրերի ճշգրիտ կառավարում
- Էպիտաքսիալ շերտի աճ քիմիական գոլորշու նստեցման (CVD) միջոցով՝ միատարր հաստ, լեգիրված շերտեր ստեղծելու համար (սովորաբար մի քանիից մինչև տասնյակ միկրոններ)
Ամբողջ գործընթացը պահանջում է գերմաքուր միջավայրեր (օրինակ՝ 10-րդ դասի մաքուր սենյակներ)՝ աղտոտումը կանխելու համար: Բնութագրերից են գործընթացի ծայրահեղ ճշգրտությունը, ջերմային դաշտերի և գազի հոսքի արագության նկատմամբ վերահսկողության անհրաժեշտությունը՝ խիստ պահանջներով ինչպես հումքի մաքրության (>99.9999%), այնպես էլ սարքավորումների բարդության նկատմամբ:
- Արժեքի զգալի տարբերություններ և շուկայական կողմնորոշումներ
Կերամիկական SiC-ի առանձնահատկությունները՝
- Հումք՝ առևտրային որակի փոշի
- Համեմատաբար պարզ գործընթացներ
- Ցածր գին. հազարավորից մինչև տասնյակ հազարավոր յուան մեկ տոննայի համար
- Լայն կիրառություններ՝ հղկող նյութեր, հրակայուն նյութեր և այլ ծախսային զգայուն արդյունաբերություններ
Կիսահաղորդչային կարգի SiC-ի առանձնահատկությունները՝
- Երկար սուբստրատի աճի ցիկլեր
- Դժվար թերությունների վերահսկում
- Ցածր եկամտաբերություն
- Բարձր գին. հազարավոր ԱՄՆ դոլարներ 6 դյույմանոց հիմքի համար
- Կենտրոնացված շուկաներ՝ Բարձր արդյունավետությամբ էլեկտրոնիկա, ինչպիսիք են սնուցման սարքերը և ռադիոհաճախականության բաղադրիչները
Նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների և 5G կապի արագ զարգացման հետ մեկտեղ, շուկայի պահանջարկը էքսպոնենցիալ կերպով աճում է։
- Դիֆերենցված կիրառման սցենարներ
Կերամիկական SiC-ն ծառայում է որպես «արդյունաբերական աշխատանքային ձի»՝ հիմնականում կառուցվածքային կիրառությունների համար: Օգտագործելով իր գերազանց մեխանիկական հատկությունները (բարձր կարծրություն, մաշվածության դիմադրություն) և ջերմային հատկությունները (բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն, օքսիդացման դիմադրություն), այն գերազանցում է.
- Հղկող նյութեր (հղկող սկավառակներ, հղկաթուղթ)
- Հրակայուն նյութեր (բարձր ջերմաստիճանի վառարանի ծածկույթներ)
- Մաշվածության/կոռոզիայի նկատմամբ դիմացկուն բաղադրիչներ (պոմպի մարմիններ, խողովակների ծածկույթներ)
Սիլիկոնային կարբիդային կերամիկական կառուցվածքային բաղադրիչներ
Կիսահաղորդչային կարգի SiC-ն հանդես է գալիս որպես «էլեկտրոնային էլիտա», օգտագործելով իր լայն կիսահաղորդչային գոտիական բացվածքի հատկությունները՝ էլեկտրոնային սարքերում եզակի առավելություններ ցուցադրելու համար.
- Հզորության սարքեր՝ էլեկտրական մեքենաների ինվերտորներ, ցանցային փոխակերպիչներ (բարելավում են հզորության փոխակերպման արդյունավետությունը)
- Ռադիոհաճախականության սարքեր՝ 5G բազային կայաններ, ռադարային համակարգեր (որոնք հնարավորություն են տալիս աշխատել ավելի բարձր հաճախականություններով)
- Օպտոէլեկտրոնիկա. Կապույտ լուսադիոդների համար հիմքային նյութ
200 միլիմետրանոց SiC էպիտաքսիալ թիթեղ
| Չափս | Կերամիկական կարգի SiC | Կիսահաղորդչային կարգի SiC |
| Բյուրեղային կառուցվածք | Պոլիկրիստալային, բազմակի պոլիտիպեր | Միաբյուրեղյա, խիստ ընտրված պոլիտիպեր |
| Գործընթացի կենտրոնացում | Խտության և ձևի վերահսկում | Բյուրեղների որակը և էլեկտրական հատկությունների վերահսկումը |
| Կատարողականի առաջնահերթություն | Մեխանիկական ամրություն, կոռոզիայի դիմադրություն, ջերմային կայունություն | Էլեկտրական հատկություններ (գոտային բաց, ճեղքման դաշտ և այլն) |
| Կիրառման սցենարներ | Կառուցվածքային բաղադրիչներ, մաշվածությանը դիմացկուն մասեր, բարձր ջերմաստիճանի բաղադրիչներ | Բարձր հզորության սարքեր, բարձր հաճախականության սարքեր, օպտոէլեկտրոնային սարքեր |
| Արժեքի շարժիչ ուժեր | Գործընթացի ճկունություն, հումքի արժեք | Բյուրեղների աճի տեմպը, սարքավորումների ճշգրտությունը, հումքի մաքրությունը |
Ամփոփելով՝ հիմնարար տարբերությունը բխում է դրանց տարբեր ֆունկցիոնալ նպատակներից. կերամիկական SiC-ն օգտագործում է «ձև (կառուցվածք)», մինչդեռ կիսահաղորդչային SiC-ն օգտագործում է «հատկություններ (էլեկտրական)»: Առաջինը հետապնդում է ծախսարդյունավետ մեխանիկական/ջերմային կատարողականություն, մինչդեռ երկրորդը ներկայացնում է նյութերի պատրաստման տեխնոլոգիայի գագաթնակետը՝ որպես բարձր մաքրության, միաբյուրեղային ֆունկցիոնալ նյութ: Չնայած նույն քիմիական ծագմանը, կերամիկական և կիսահաղորդչային SiC-ն ցուցաբերում են հստակ տարբերություններ մաքրության, բյուրեղային կառուցվածքի և արտադրական գործընթացների առումով, սակայն երկուսն էլ զգալի ներդրում են ունենում արդյունաբերական արտադրության և տեխնոլոգիական առաջընթացի մեջ իրենց համապատասխան ոլորտներում:
XKH-ը բարձր տեխնոլոգիական ձեռնարկություն է, որը մասնագիտանում է սիլիցիումի կարբիդի (SiC) նյութերի հետազոտությունների և զարգացման և արտադրության մեջ՝ առաջարկելով անհատականացված մշակման, ճշգրիտ մեքենայացման և մակերեսային մշակման ծառայություններ՝ սկսած բարձր մաքրության SiC կերամիկայից մինչև կիսահաղորդչային կարգի SiC բյուրեղներ: Օգտագործելով առաջադեմ նախապատրաստման տեխնոլոգիաները և ինտելեկտուալ արտադրական գծերը, XKH-ը տրամադրում է կարգավորելի կատարողականությամբ (90%-7N մաքրություն) և կառուցվածքային կառավարմամբ (պոլիբյուրեղային/միաբյուրեղային) SiC արտադրանք և լուծումներ կիսահաղորդչային, նոր էներգետիկայի, ավիատիեզերական և այլ առաջատար ոլորտներում գործող հաճախորդների համար: Մեր արտադրանքը լայն կիրառություն ունի կիսահաղորդչային սարքավորումների, էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների, 5G կապի և դրանց հետ կապված արդյունաբերության մեջ:
Հետևյալը XKH-ի կողմից արտադրված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկական սարքերն են։
Հրապարակման ժամանակը. Հուլիս-30-2025