सिलिकन कार्बाइड (SiC) एक उल्लेखनीय यौगिक हो जुन अर्धचालक उद्योग र उन्नत सिरेमिक उत्पादनहरू दुवैमा पाउन सकिन्छ। यसले प्रायः सामान्य मानिसहरूमा भ्रम पैदा गर्छ जसले तिनीहरूलाई एउटै प्रकारको उत्पादनको रूपमा गल्ती गर्न सक्छन्। वास्तविकतामा, समान रासायनिक संरचना साझा गर्दा, SiC या त पहिरन-प्रतिरोधी उन्नत सिरेमिक वा उच्च-दक्षता अर्धचालकको रूपमा प्रकट हुन्छ, औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा पूर्ण रूपमा फरक भूमिका खेल्छ। क्रिस्टल संरचना, निर्माण प्रक्रियाहरू, प्रदर्शन विशेषताहरू, र अनुप्रयोग क्षेत्रहरूको सन्दर्भमा सिरेमिक-ग्रेड र अर्धचालक-ग्रेड SiC सामग्रीहरू बीच महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू अवस्थित छन्।
- कच्चा पदार्थको लागि विविध शुद्धता आवश्यकताहरू
सिरेमिक-ग्रेड SiC मा यसको पाउडर फिडस्टकको लागि अपेक्षाकृत उदार शुद्धता आवश्यकताहरू छन्। सामान्यतया, ९०%-९८% शुद्धता भएका व्यावसायिक-ग्रेड उत्पादनहरूले धेरैजसो अनुप्रयोग आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छन्, यद्यपि उच्च-प्रदर्शन संरचनात्मक सिरेमिकहरूलाई ९८%-९९.५% शुद्धता आवश्यक पर्न सक्छ (जस्तै, प्रतिक्रिया-बन्धित SiC लाई नियन्त्रित मुक्त सिलिकन सामग्री चाहिन्छ)। यसले केही अशुद्धताहरू सहन गर्छ र कहिलेकाहीँ जानाजानी सिन्टरिङ एड्सहरू समावेश गर्दछ जस्तै सिन्टरिङ प्रदर्शन सुधार गर्न, सिन्टरिङ तापमान कम गर्न, र अन्तिम उत्पादन घनत्व बढाउन।
अर्धचालक-ग्रेड SiC लाई लगभग उत्तम शुद्धता स्तरको आवश्यकता पर्दछ। सब्सट्रेट-ग्रेड एकल क्रिस्टल SiC लाई ≥99.9999% (6N) शुद्धता चाहिन्छ, केही उच्च-अन्त अनुप्रयोगहरूलाई 7N (99.99999%) शुद्धता चाहिन्छ। एपिटेक्सियल तहहरूले 10¹⁶ परमाणु/cm³ भन्दा कम अशुद्धता सांद्रता कायम राख्नुपर्छ (विशेष गरी B, Al, र V जस्ता गहिरो-स्तरको अशुद्धताहरू बेवास्ता गर्दै)। फलाम (Fe), एल्युमिनियम (Al), वा बोरोन (B) जस्ता अशुद्धताहरू ट्रेस गर्दा पनि वाहक छरिएर, ब्रेकडाउन क्षेत्र शक्ति घटाएर, र अन्ततः उपकरणको प्रदर्शन र विश्वसनीयतामा सम्झौता गरेर, कडा अशुद्धता नियन्त्रण आवश्यक पर्ने विद्युतीय गुणहरूलाई गम्भीर रूपमा असर गर्न सक्छ।
सिलिकन कार्बाइड अर्धचालक सामग्री
- विशिष्ट क्रिस्टल संरचना र गुणस्तर
सिरेमिक-ग्रेड SiC मुख्यतया पोलिक्रिस्टलाइन पाउडर वा असंख्य अनियमित रूपमा उन्मुख SiC माइक्रोक्रिस्टलहरू मिलेर बनेको सिन्टर गरिएको शरीरको रूपमा अवस्थित हुन्छ। सामग्रीमा विशिष्ट पोलिक्रिस्टलहरूमा कडा नियन्त्रण बिना धेरै पोलिक्रिस्टलहरू (जस्तै, α-SiC, β-SiC) हुन सक्छन्, समग्र सामग्री घनत्व र एकरूपतामा जोड दिएर। यसको आन्तरिक संरचनामा प्रचुर मात्रामा अन्न सीमाहरू र सूक्ष्म छिद्रहरू छन्, र सिन्टरिङ एड्स (जस्तै, Al₂O₃, Y₂O₃) समावेश हुन सक्छन्।
अर्धचालक-ग्रेड SiC एकल-क्रिस्टल सब्सट्रेटहरू वा उच्च क्रमबद्ध क्रिस्टल संरचनाहरू भएको एपिटेक्सियल तहहरू हुनुपर्छ। यसलाई सटीक क्रिस्टल वृद्धि प्रविधिहरू (जस्तै, 4H-SiC, 6H-SiC) मार्फत प्राप्त विशिष्ट पोलिटाइपहरू आवश्यक पर्दछ। इलेक्ट्रोन गतिशीलता र ब्यान्डग्याप जस्ता विद्युतीय गुणहरू पोलिटाइप चयनको लागि अत्यन्तै संवेदनशील हुन्छन्, जसले गर्दा कडा नियन्त्रण आवश्यक पर्दछ। हाल, उच्च वाहक गतिशीलता र ब्रेकडाउन फिल्ड शक्ति सहित यसको उत्कृष्ट विद्युतीय गुणहरूको कारणले 4H-SiC बजारमा प्रभुत्व जमाउँछ, जसले यसलाई पावर उपकरणहरूको लागि आदर्श बनाउँछ।
- प्रक्रिया जटिलता तुलना
सिरेमिक-ग्रेड SiC ले अपेक्षाकृत सरल उत्पादन प्रक्रियाहरू (पाउडर तयारी → गठन → सिंटरिङ) प्रयोग गर्दछ, जुन "इँटा बनाउने" जस्तै हो। प्रक्रियामा समावेश छ:
- व्यावसायिक-ग्रेड SiC पाउडर (सामान्यतया माइक्रोन आकारको) बाइन्डरहरूसँग मिसाउँदै
- थिचेर बनाउने
- कण प्रसार मार्फत घनत्व प्राप्त गर्न उच्च-तापमान सिंटरिङ (१६००-२२०० डिग्री सेल्सियस)
धेरैजसो अनुप्रयोगहरू >९०% घनत्वसँग सन्तुष्ट हुन सक्छन्। सम्पूर्ण प्रक्रियालाई सटीक क्रिस्टल वृद्धि नियन्त्रणको आवश्यकता पर्दैन, यसको सट्टा गठन र सिंटरिंग स्थिरतामा ध्यान केन्द्रित गर्दछ। फाइदाहरूमा जटिल आकारहरूको लागि प्रक्रिया लचिलोपन समावेश छ, यद्यपि अपेक्षाकृत कम शुद्धता आवश्यकताहरू सहित।
अर्धचालक-ग्रेड SiC मा धेरै जटिल प्रक्रियाहरू समावेश हुन्छन् (उच्च-शुद्धता पाउडर तयारी → एकल-क्रिस्टल सब्सट्रेट वृद्धि → एपिटेक्सियल वेफर निक्षेपण → उपकरण निर्माण)। प्रमुख चरणहरू समावेश छन्:
- सब्सट्रेट तयारी मुख्यतया भौतिक वाष्प परिवहन (PVT) विधि मार्फत
- चरम अवस्थामा SiC पाउडरको उदात्तीकरण (२२००-२४०० डिग्री सेल्सियस, उच्च भ्याकुम)
- तापक्रम ढाँचा (±१°C) र दबाब प्यारामिटरहरूको सटीक नियन्त्रण
- रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD) मार्फत एपिटेक्सियल तहको वृद्धिले समान रूपमा बाक्लो, डोप गरिएको तहहरू (सामान्यतया धेरै देखि दशौं माइक्रोन) सिर्जना गर्दछ।
सम्पूर्ण प्रक्रियालाई प्रदूषण रोक्नको लागि अति-सफा वातावरण (जस्तै, कक्षा १० सफा कोठा) आवश्यक पर्दछ। विशेषताहरूमा चरम प्रक्रिया परिशुद्धता समावेश छ, जसमा थर्मल क्षेत्रहरू र ग्यास प्रवाह दरहरूमा नियन्त्रण आवश्यक पर्दछ, कच्चा पदार्थको शुद्धता (>९९.९९९९%) र उपकरण परिष्कार दुवैको लागि कडा आवश्यकताहरू सहित।
- महत्वपूर्ण लागत भिन्नता र बजार अभिमुखीकरण
सिरेमिक-ग्रेड SiC सुविधाहरू:
- कच्चा पदार्थ: व्यावसायिक-ग्रेड पाउडर
- अपेक्षाकृत सरल प्रक्रियाहरू
- कम लागत: प्रति टन हजारौं देखि दशौं हजार RMB सम्म
- व्यापक अनुप्रयोगहरू: घर्षण, रिफ्रेक्ट्री, र अन्य लागत-संवेदनशील उद्योगहरू
अर्धचालक-ग्रेड SiC सुविधाहरू:
- लामो सब्सट्रेट वृद्धि चक्र
- चुनौतीपूर्ण दोष नियन्त्रण
- कम उपज दर
- उच्च लागत: प्रति ६ इन्च सब्सट्रेट हजारौं अमेरिकी डलर
- केन्द्रित बजारहरू: पावर उपकरणहरू र आरएफ कम्पोनेन्टहरू जस्ता उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रोनिक्स
नयाँ ऊर्जा सवारी साधन र ५जी सञ्चारको द्रुत विकाससँगै, बजारको माग तीव्र गतिमा बढिरहेको छ।
- विभेदित अनुप्रयोग परिदृश्यहरू
सिरेमिक-ग्रेड SiC मुख्यतया संरचनात्मक अनुप्रयोगहरूको लागि "औद्योगिक कार्य घोडा" को रूपमा काम गर्दछ। यसको उत्कृष्ट यांत्रिक गुणहरू (उच्च कठोरता, पहिरन प्रतिरोध) र थर्मल गुणहरू (उच्च तापक्रम प्रतिरोध, अक्सिडेशन प्रतिरोध) को उपयोग गर्दै, यो निम्नमा उत्कृष्ट छ:
- घर्षण (पीस्ने पाङ्ग्रा, स्यान्डपेपर)
- रिफ्रेक्ट्रीहरू (उच्च-तापमान भट्टीको अस्तर)
- पहिरन/क्षरण प्रतिरोधी कम्पोनेन्टहरू (पम्प बडीहरू, पाइप लाइनिङहरू)
सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक संरचनात्मक घटकहरू
अर्धचालक-ग्रेड SiC ले "इलेक्ट्रोनिक एलिट" को रूपमा कार्य गर्दछ, यसको फराकिलो ब्यान्डग्याप अर्धचालक गुणहरू प्रयोग गरेर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा अद्वितीय फाइदाहरू प्रदर्शन गर्दछ:
- पावर उपकरणहरू: EV इन्भर्टरहरू, ग्रिड कन्भर्टरहरू (पावर रूपान्तरण दक्षता सुधार गर्दै)
- आरएफ उपकरणहरू: ५जी बेस स्टेशनहरू, राडार प्रणालीहरू (उच्च अपरेटिङ फ्रिक्वेन्सीहरू सक्षम पार्दै)
- अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स: नीलो एलईडीको लागि सब्सट्रेट सामग्री
२००-मिलिमिटर SiC एपिटेक्सियल वेफर
| आयाम | सिरेमिक-ग्रेड SiC | अर्धचालक-ग्रेड SiC |
| क्रिस्टल संरचना | बहुस्फटिक, बहुविध बहुप्रकारहरू | एकल क्रिस्टल, कडाइका साथ चयन गरिएका पोलिटाइपहरू |
| प्रक्रिया केन्द्रितता | घनत्व र आकार नियन्त्रण | क्रिस्टल गुणस्तर र विद्युतीय सम्पत्ति नियन्त्रण |
| कार्यसम्पादन प्राथमिकता | यान्त्रिक शक्ति, जंग प्रतिरोध, थर्मल स्थिरता | विद्युतीय गुणहरू (ब्यान्डग्याप, ब्रेकडाउन फिल्ड, आदि) |
| अनुप्रयोग परिदृश्यहरू | संरचनात्मक घटकहरू, लगाउन प्रतिरोधी भागहरू, उच्च-तापमान घटकहरू | उच्च-शक्ति उपकरणहरू, उच्च-फ्रिक्वेन्सी उपकरणहरू, अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू |
| लागत चालकहरू | प्रक्रिया लचिलोपन, कच्चा माल लागत | क्रिस्टल वृद्धि दर, उपकरणको शुद्धता, कच्चा पदार्थको शुद्धता |
संक्षेपमा, आधारभूत भिन्नता तिनीहरूको विशिष्ट कार्यात्मक उद्देश्यहरूबाट उत्पन्न हुन्छ: सिरेमिक-ग्रेड SiC ले "रूप (संरचना)" प्रयोग गर्दछ जबकि अर्धचालक-ग्रेड SiC ले "गुणहरू (विद्युत)" प्रयोग गर्दछ। पहिलोले लागत-प्रभावी मेकानिकल/थर्मल प्रदर्शनलाई पछ्याउँछ, जबकि पछिल्लोले उच्च-शुद्धता, एकल-क्रिस्टल कार्यात्मक सामग्रीको रूपमा सामग्री तयारी प्रविधिको शिखर प्रतिनिधित्व गर्दछ। एउटै रासायनिक उत्पत्ति साझा गरे तापनि, सिरेमिक-ग्रेड र अर्धचालक-ग्रेड SiC ले शुद्धता, क्रिस्टल संरचना, र निर्माण प्रक्रियाहरूमा स्पष्ट भिन्नताहरू प्रदर्शन गर्दछ - तैपनि दुवैले आ-आफ्नो डोमेनमा औद्योगिक उत्पादन र प्राविधिक प्रगतिमा महत्त्वपूर्ण योगदान पुर्याउँछन्।
XKH एक उच्च-प्रविधि उद्यम हो जुन सिलिकन कार्बाइड (SiC) सामग्रीहरूको अनुसन्धान र विकास र उत्पादनमा विशेषज्ञता राख्छ, जसले उच्च-शुद्धता SiC सिरेमिकदेखि अर्धचालक-ग्रेड SiC क्रिस्टलसम्म अनुकूलित विकास, सटीक मेसिनिंग, र सतह उपचार सेवाहरू प्रदान गर्दछ। उन्नत तयारी प्रविधिहरू र बुद्धिमान उत्पादन लाइनहरूको लाभ उठाउँदै, XKH ले अर्धचालक, नयाँ ऊर्जा, एयरोस्पेस र अन्य अत्याधुनिक क्षेत्रहरूमा ग्राहकहरूको लागि ट्युनेबल-प्रदर्शन (90%-7N शुद्धता) र संरचना-नियन्त्रित (पोलिक्रिस्टलाइन/एकल-क्रिस्टलाइन) SiC उत्पादनहरू र समाधानहरू प्रदान गर्दछ। हाम्रा उत्पादनहरूले अर्धचालक उपकरण, विद्युतीय सवारी साधन, 5G सञ्चार र सम्बन्धित उद्योगहरूमा व्यापक अनुप्रयोगहरू फेला पार्छन्।
XKH द्वारा उत्पादित सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक उपकरणहरू निम्न छन्।
पोस्ट समय: जुलाई-३०-२०२५