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技术|碳化硅产业链条核心:外延技术
碳化硅外延技术分为两大主要技术,包括台阶流生长模型及引入TCS提升生长速率。这些技术对外延发展及质量控制至关重要。碳化硅外延缺陷主要包括微管、三角形缺陷、表面胡萝卜缺陷及台阶聚集。衬底材料选择、设备选择及国产化、工艺技术是控制缺陷的关键方法。
“外延”技术在半导体碳化硅(SiC)领域至关重要,它涉及在衬底表面生长高质量单晶材料。同质外延是在导电型衬底上生长碳化硅外延层,而异质外延则是在半绝缘型衬底上生长氮化镓外延层。这一过程有助于消除衬底缺陷,确保晶格排列整齐,对外延的质量有决定性影响,进而影响最终器件性能。
物理气相沉积(SIC,PVD)技术同样用于碳化硅外延,利用物理方法将固态材料转化为气态后沉积形成薄膜。PVD技术具有高晶体质量和结晶度,可控性强,适用于大面积制备等优势。具体步骤包括准备工作、溅射过程和沉积过程,最后进行必要的后处理以改善外延层的性能和稳定性。
碳化硅外延技术在多个应用领域都有着广泛的应用,包括高铁、汽车电子、智能电网、光伏逆变、工业机电、数据中心、白色家电、消费电子、5G通信、次世代显示等。在应用上,碳化硅材料的最佳应用场景是电动车,SiC器件具有优势,能够提升电动车的核心部件的能力密度。这也是碳化硅被更多厂商应用的原因之一。
产业链图谱展示了从碳化硅单晶生长到器件制造的完整过程,包括单晶生长、衬底制备(切割、研磨等)、外延片生长(CVD技术)、晶圆加工、器件制造与封装,以及最终的应用验证。这一过程周期较长,尤其是功率器件,从生长到应用验证可能耗时数年,对IDM厂商来说,转化为收入的时间跨度更是显著。
碳化硅一般用于什么工厂生产
1、碳化硅一般用于生产耐火材料、陶瓷刀具、陶瓷粉末、功率半导体器件、高压电力设备、光电子器件、光学设备和元件、汽车零部件、化工设备和管道以及磨料和磨具等产品的工厂。碳化硅因其出色的高温稳定性、耐腐蚀性和高硬度等特性,在多个工业领域有广泛应用。
2、中国电子科技集团公司第十四研究所:该所在四川省成都市有一家碳化硅陶瓷工厂,主要生产用于电子器件的碳化硅陶瓷元器件。上海硅酸盐研究所:该所在上海市有一家碳化硅陶瓷工厂,主要生产用于高温、高压、高速电子器件的碳化硅陶瓷元器件。
3、在美国肯塔基Hopkinsville,Superior石墨有限公司采用连续电热炉工艺生产β-碳化硅,主要应用于碳化硅细粉和超细陶瓷级粉料的制造。这家工厂的产品在市场中占有一席之地。Electro磨料公司位于纽约布法罗,专注于生产98%含量的碳化硅粗细粉,主要应用于磨料、耐火材料等领域,年产量达到4万t。
4、⑶高纯度的单晶,可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。主要用途:用于3—12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。
5、耐化学腐蚀,正因为如此它可被用于高腐蚀的化工厂等带有强腐蚀性的工厂。碳化硅陶瓷的用途:碳化硅在发热元件上的应用 它具有的导电性能使其成为制造发热元件的原料,应用市场非常广阔。
大尺寸复杂结构件碳化硅陶瓷加工技术
在陶瓷近净成型技术的应用上,国内外均展开了深入研究。凝胶注模成型工艺是制造大尺寸、复杂结构碳化硅陶瓷部件的基础,实现高强度、高均匀性及近净尺寸成型的关键。此工艺需通过精细胶态处理,确保陶瓷料浆制备的均匀分散与高固相体积分数,以减小干燥收缩,提高成型精度。
碳化硅复合材料因其低放射性、低停堆余热和低气体渗透率等特性,在核电站结构材料中有着广泛应用。 **陶瓷烧结方法**:- **热压烧结**:适合制备简单形状的部件,但生产效率较低。- **无压烧结**:能生产复杂形状和大尺寸部件,是目前最认可的烧结方法。
无压烧结(常压烧结):能生产复杂形状和大尺寸碳化硅部件,是目前普遍认可的最有优势的烧结方法。反应烧结:能制备复杂形状的碳化硅部件,烧结温度低,但是产品高温性能不佳。编辑总结:关于碳化硅陶瓷的用途就介绍到这里了,希望对大家有所帮助。想了解更多相关知识,可以关注我资讯。
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