Silicon Carbide Ceramics vs Semiconductor Silicon Carbide: Ohun elo Kanna pẹlu Awọn Kadara Iyatọ Meji

1. Awọn ibeere Mimọ Divergent fun Awọn ohun elo Raw

 

SiC-ite seramiki ni awọn ibeere mimọ ti o rọra fun ohun kikọ sii lulú rẹ. Ni deede, awọn ọja-ọja ti iṣowo pẹlu 90% -98% mimọ le pade awọn iwulo ohun elo pupọ julọ, botilẹjẹpe awọn ohun elo igbekalẹ iṣẹ ṣiṣe giga le nilo mimọ 98%-99.5% (fun apẹẹrẹ, SiC ti o ni ifaramọ nilo akoonu ohun alumọni ọfẹ ti iṣakoso). O fi aaye gba awọn aimọ diẹ ati nigbakan pẹlu imomose ṣafikun awọn iranlọwọ isunmọ bi aluminiomu oxide (Al₂O₃) tabi yttrium oxide (Y₂O₃) lati mu ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe, awọn iwọn otutu isunmọ, ati imudara iwuwo ọja ikẹhin.

 

Semikondokito-ite SiC nbeere awọn ipele mimọ-pipe. Kirisita SiC ẹyọkan ti sobusitireti nilo mimọ ≥99.9999% (6N), pẹlu diẹ ninu awọn ohun elo ipari-giga nilo mimọ 7N (99.99999%). Awọn fẹlẹfẹlẹ Epitaxial gbọdọ ṣetọju awọn ifọkansi aimọ ni isalẹ 10¹⁶ awọn ọta/cm³ (paapaa yago fun awọn idoti ipele ti o jinlẹ bii B, Al, ati V). Paapaa itọpa awọn aimọ gẹgẹbi iron (Fe), aluminiomu (Al), tabi boron (B) le ni ipa awọn ohun-ini itanna pupọ nipa dida kaakiri ti ngbe, idinku agbara aaye fifọ, ati nikẹhin ba iṣẹ ṣiṣe ẹrọ ati igbẹkẹle jẹ dandan, nilo iṣakoso aimọ ti o muna.

 

Ohun elo semikondokito ohun alumọni carbide

 

2. Iyatọ Crystal Awọn ẹya ati Didara

 

Seramiki-ite SiC nipataki wa bi polycrystalline lulú tabi awọn ara sintered ti o ni ọpọlọpọ awọn microcrystals SiC ti o ni ila-ilaileto. Ohun elo naa le ni awọn oniruuru pupọ (fun apẹẹrẹ, α-SiC, β-SiC) laisi iṣakoso ti o muna lori awọn polytypes kan pato, pẹlu tcnu dipo iwuwo ohun elo gbogbogbo ati isokan. Ẹya inu inu rẹ ṣe ẹya awọn aala ọkà lọpọlọpọ ati awọn pores airi, ati pe o le ni awọn iranlọwọ isunmọ (fun apẹẹrẹ, Al₂O₃, Y₂O₃).

 

Ipele Semikondokito SiC gbọdọ jẹ awọn sobusitireti-orin kirisita kan tabi awọn fẹlẹfẹlẹ epitaxial pẹlu awọn ẹya gara ti a ti paṣẹ gaan. O nilo awọn polytypes kan pato ti o gba nipasẹ awọn imọ-ẹrọ idagbasoke gara konge (fun apẹẹrẹ, 4H-SiC, 6H-SiC). Awọn ohun-ini itanna bii iṣipopada elekitironi ati bandgap jẹ ifarakanra pupọ si yiyan polytype, o nilo iṣakoso to muna. Lọwọlọwọ, 4H-SiC jẹ gaba lori ọja nitori awọn ohun-ini itanna ti o ga julọ pẹlu gbigbe gbigbe ti o ga ati agbara aaye fifọ, jẹ ki o jẹ apẹrẹ fun awọn ẹrọ agbara.

 

3. Ilana Idiju Lafiwe

 

SiC-ite seramiki n gba awọn ilana iṣelọpọ irọrun ti o rọrun (igbaradi lulú → ṣiṣẹda → sintering), afiwe si “Ṣiṣe biriki.” Ilana naa pẹlu:

 

• Dapọ owo-ite SiC lulú (ni deede micron-iwọn) pẹlu awọn alasopọ
• Ṣiṣeto nipasẹ titẹ
• Giga-otutu sintering (1600-2200°C) lati se aseyori densification nipasẹ patiku tan kaakiri
  Pupọ awọn ohun elo le ni itẹlọrun pẹlu> 90% iwuwo. Gbogbo ilana naa ko nilo iṣakoso idagbasoke gara kongẹ, ni idojukọ dipo ṣiṣe ati aitasera sintering. Awọn anfani pẹlu irọrun ilana fun awọn apẹrẹ eka, botilẹjẹpe pẹlu awọn ibeere mimọ diẹ kekere.

 

SiC-ite semikondokito pẹlu awọn ilana ti o ni idiju pupọ diẹ sii (igbaradi lulú mimọ-giga → idagbasoke sobusitireti ẹyọkan → ifisilẹ wafer epitaxial → iṣelọpọ ẹrọ). Awọn igbesẹ bọtini pẹlu:

 

• Igbaradi sobusitireti nipataki nipasẹ ọna gbigbe oru ti ara (PVT).
• Sublimation ti SiC lulú ni awọn ipo to gaju (2200-2400 ° C, igbale giga)
• Iṣakoso deede ti awọn iwọn otutu (± 1°C) ati awọn aye titẹ
• Idagbasoke Layer Epitaxial nipasẹ isọdi ikemi ti oru (CVD) lati ṣẹda nipọn iṣọkan, awọn fẹlẹfẹlẹ doped (ni igbagbogbo pupọ si mewa ti microns)
  Gbogbo ilana nilo awọn agbegbe ti o mọ pupọ (fun apẹẹrẹ, awọn yara mimọ Kilasi 10) lati yago fun idoti. Awọn abuda kan pẹlu ilana ilana to gaju, to nilo iṣakoso lori awọn aaye igbona ati awọn oṣuwọn sisan gaasi, pẹlu awọn ibeere lile fun mimọ ohun elo aise (> 99.9999%) ati sophistication ẹrọ.

 

4. Awọn Iyatọ Owo pataki ati Awọn Iṣalaye Ọja

 

Awọn ẹya SiC-seramiki:

• Aise ohun elo: Commercial-ite lulú
• Jo o rọrun lakọkọ
• Iye owo kekere: Ẹgbẹẹgbẹrun si ẹgbẹẹgbẹrun RMB fun pupọ
• Awọn ohun elo ti o gbooro: Abrasives, refractories, ati awọn ile-iṣẹ ti o ni iye owo miiran

 

Awọn ẹya SiC ti ipele Semiconductor:

• Long sobusitireti idagbasoke iyika
• Iṣakoso abawọn nija
• Awọn oṣuwọn ikore kekere
• Iye owo to gaju: Ẹgbẹẹgbẹrun USD fun sobusitireti 6-inch
• Awọn ọja ti o ni idojukọ: Awọn ẹrọ itanna iṣẹ ṣiṣe giga bi awọn ẹrọ agbara ati awọn paati RF
  Pẹlu idagbasoke iyara ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ agbara titun ati awọn ibaraẹnisọrọ 5G, ibeere ọja n dagba ni afikun.

 

5. Awọn oju iṣẹlẹ Ohun elo Iyatọ

 

Seramiki-ite SiC ṣiṣẹ bi “horse iṣẹ ile-iṣẹ” ni akọkọ fun awọn ohun elo igbekalẹ. Gbigbe awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ (lile giga, resistance resistance) ati awọn ohun-ini gbona (ideri otutu otutu, resistance ifoyina), o tayọ ni:

 

• Abrasives (awọn kẹkẹ lilọ, iwe iyanrin)
• Awọn ohun elo ifunmọ (awọn ohun elo kiln ni iwọn otutu giga)
• Wọ/awọn paati sooro ipata (awọn ara fifa, awọn ohun elo paipu)

 

Awọn paati igbekale seramiki ohun alumọni carbide

 

Semikondokito-ite SiC n ṣe bi “Gbajumọ ẹrọ itanna,” ni lilo awọn ohun-ini ẹgbẹ ẹgbẹ bandgap jakejado lati ṣafihan awọn anfani alailẹgbẹ ninu awọn ẹrọ itanna:

 

• Awọn ẹrọ agbara: Awọn oluyipada EV, awọn oluyipada akoj (imudara ṣiṣe iyipada agbara)
• Awọn ẹrọ RF: Awọn ibudo ipilẹ 5G, awọn eto radar (mu ṣiṣẹ awọn igbohunsafẹfẹ ṣiṣe ti o ga julọ)
• Optoelectronics: Ohun elo sobusitireti fun awọn LED buluu

 

200-milimita SiC epitaxial wafer

 

Iwọn	Seramiki-ite SiC	Semikondokito-ite SiC
Crystal Be	Polycrystalline, ọpọ polytypes	Kirisita ẹyọkan, awọn polytypes ti a yan ni muna
Idojukọ ilana	Densification ati iṣakoso apẹrẹ	Didara Crystal ati iṣakoso ohun-ini itanna
ayo Performance	Agbara ẹrọ, ipata resistance, igbona iduroṣinṣin	Awọn ohun-ini itanna (bandgap, aaye fifọ, ati bẹbẹ lọ)
Awọn oju iṣẹlẹ elo	Awọn ẹya ara ẹrọ, awọn ẹya ti o ni wiwọ, awọn paati iwọn otutu giga	Awọn ẹrọ agbara giga, awọn ẹrọ igbohunsafẹfẹ giga, awọn ẹrọ optoelectronic
Iye owo Awakọ	Irọrun ilana, idiyele ohun elo aise	Oṣuwọn idagba Crystal, konge ohun elo, mimọ ohun elo aise

 

Ni akojọpọ, iyatọ ipilẹ jẹ lati awọn idi iṣẹ ṣiṣe ọtọtọ wọn: ipele seramiki SiC nlo “fọọmu (igbekalẹ)” lakoko ti ipele semikondokito SiC nlo “awọn ohun-ini (itanna).” Awọn tele lepa iye owo-doko darí / gbona išẹ, nigba ti igbehin duro awọn ṣonṣo ti awọn ohun elo igbaradi ọna ẹrọ bi ga-mimọ, nikan-crystal iṣẹ-ṣiṣe ohun elo. Botilẹjẹpe pinpin orisun kemikali kanna, ipele seramiki ati ipele semikondokito SiC ṣe afihan awọn iyatọ ti o han gbangba ni mimọ, eto gara, ati awọn ilana iṣelọpọ - sibẹsibẹ awọn mejeeji ṣe awọn ifunni pataki si iṣelọpọ ile-iṣẹ ati ilọsiwaju imọ-ẹrọ ni awọn agbegbe oniwun wọn.