Алмаз - жартылай өткізгіштердің болашақ жұлдызы

Ғылым мен техниканың қарқынды дамуы және жоғары сапалы және жоғары тиімділігі мен жоғары деңгейдегі жартылай өткізгіш құрылғыларға, жартылай өткізгіш субстрат материалдарына, жартылай өткізгіш өнеркәсіп желісіндегі негізгі техникалық байланыс ретінде, өсіп келе жатқан жаһандық сұраныс бар. Олардың ішінде гауһар, потенциалды төртінші буын ретінде «соңғы жартылай өткізгіш» материалдары ретінде біртіндеп физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты жартылай өткізгіш субстрат материалдары саласында жаңа сауда нүктесі мен жаңа нарыққа сүйене түсуде.

Алмаздың қасиеттері

Алмаз - бұл әдеттегі атом кристалы және ковалентті байланыс кристалы. Кристалл құрылымы 1 (A) суретте көрсетілген. Ол ковалентті байланыс түріндегі басқа үш көміртек атомына жабылған орта көміртек атомынан тұрады. 1-сурет (b) - бұл гауһардың микроскопиялық кезеңділігі мен құрылымдық симметриясын көрсететін құрылғы ұяшықтарының құрылымы.

1-сурет гауһар (а) кристалды құрылым; (b) құрылғы ұяшықтарының құрылымы

Гауһар - бұл әлемдегі ең ауыр материал, 2-суреттегі механиктер, электр және оптика, электр және оптика саласындағы керемет материал, ал гауһар, гауһар, ультра жоғары қаттылық пен тозуға төзімділік, материалдар мен шегіністер және т.б. . және абразивті құралдарда жақсы қолданылады; (2) Гауһардың ең жоғары жылу өткізгіштігі бар (2200 Вт / (Мықты / (Мықты / (Мықты / (Мықты / (Мықты)), бұл кремний карбидінен (SIC) 4 есе көп, кремнийден (SI) 13 есе көп, 43 есе көп Галлий арсениді (GAAS), және мыс пен күміске қарағанда 4-тен 5 есе көп және жоғары қуат құралдары қолданылады. Бұл өте жақсы жылу кеңею коэффициенті сияқты өте жақсы қасиеттерге ие (0,8 × 10-6-1,5 × 10)^-6K^-1) және жоғары серпімділік модулі. Бұл жақсы перспективалары бар тамаша электронды орау материалы. 

Тесіктердің қозғалғыштығы 4500 см2·В^-1· S^-1, ал электрондық ұтқырлық - 3800 см2 · v^-1· S^-1, бұл оны жоғары жылдамдықты коммутациялық құрылғыларға қолдануға мүмкіндік береді; бұзылу өрісінің кернеулігі 13МВ/см, оны жоғары вольтты құрылғыларға қолдануға болады; Baliga еңбегінің көрсеткіші 24664-ке дейін жоғары, бұл басқа материалдардан әлдеқайда жоғары (мән неғұрлым үлкен болса, коммутациялық құрылғыларда пайдалану мүмкіндігі соғұрлым жоғары болады). 

Поликристалды гауһар да сәндік әсерге ие. Гауһар жабыны жарқырау әсерін ғана емес, сонымен қатар әртүрлі түстерге ие. Ол жоғары санаттағы сағаттарды, сәнді тауарларға арналған сәндік жабындарды өндіруде және тікелей сәнді өнім ретінде қолданылады. Алмаздың беріктігі мен қаттылығы Corning шынысынан 6 және 10 есе көп, сондықтан ол ұялы телефон дисплейлері мен камера линзаларында да қолданылады.

2-сурет Алмаз және басқа да жартылай өткізгіш материалдардың қасиеттері

Алмазды дайындау

Алмаз өсімі негізінен HTHP әдісіне (жоғары температура және жоғары қысым әдісі) және бөлінедіCVD әдісі (химиялық будың тұндыру әдісі). CVD әдісі жоғары қысымды, үлкен радио жиілігі, төмен шығындар, төмен шығындар және жоғары температуралы кедергілер сияқты алмаз жартылай өткізгіш субстраларын дайындаудың негізгі әдісіне айналды. Өсудің екі әдісі әр түрлі қосымшаларға бағытталған және олар болашақта ұзақ уақыт бойы қосымша қатынастар көрсетеді.

Жоғары температура және жоғары қысым әдісі (HTHP) шикізат формуласында көрсетілген пропорцияда графит ұнтағын, металл катализатор ұнтағын және қоспаларды араластыру, содан кейін түйіршіктеу, статикалық престеу, вакуумды азайту, тексеру, өлшеу арқылы графит өзегі бағанасын жасау болып табылады. және басқа процестер. Содан кейін алмаз монокристалдарын синтездеу үшін қолдануға болатын синтетикалық блокты қалыптастыру үшін графит өзегі бағанасы композиттік блокпен, қосалқы бөлшектермен және басқа тығыздалған қысымды өткізгіштермен жиналады. Осыдан кейін оны қыздыру және қысым жасау үшін алты қырлы үстіңгі пресске салып, ұзақ уақыт бойы тұрақты ұстайды. Кристаллдың өсуі аяқталғаннан кейін жылу тоқтатылады және қысым босатылады, ал тығыздалған қысымды тасымалдау ортасы синтетикалық бағананы алу үшін жойылады, содан кейін алмаз монокристалдарын алу үшін тазартылады және сұрыпталады.

3-сурет Алты қырлы үстіңгі престің құрылымдық диаграммасы

Металл катализаторларын қолдануға байланысты HTHP индустриалды әдісі бойынша гауһар бөлшектер көбінесе белгілі бір қоспалар мен ақаулардан тұрады, және азоттың қосылуына байланысты оларда сары реңк болады. Технологияларды жаңартудан кейін гауһар тастардың жоғары температуралы және жоғары қысымды дайындауы гауһар томдық гауһар алмаздың бір кристалдарын алу үшін градиент әдісін қолдануға болады, бұл гауһар өндірістік абразивті гауһар алмазды гауһар, бұл GEM сортына ауысады.

Сурет 4 Алмаз морфологиясы

Химиялық буларды тұндыру (CVD) алмаз пленкаларын синтездеудің ең танымал әдісі болып табылады. Негізгі әдістерге ыстық жіпті химиялық буларды тұндыру (HFCVD) жәнеМикротолқынды плазмалық химиялық будың тұнбасы (MPCVD).

(1) Ыстық жіптің химиялық буының тұндырылуы

HFCVD негізгі принципі әртүрлі жоғары белсенді «зарядталмаған» топтарды құру үшін реакциялық газды вакуумдық камерада жоғары температуралы металл сыммен соқтығысу болып табылады. Түзілген көміртегі атомдары наноалмастарды қалыптастыру үшін субстрат материалына қойылады. Жабдықты пайдалану оңай, өсу құны төмен, кеңінен қолданылады және өнеркәсіптік өндіріске қол жеткізу оңай. Төмен термиялық ыдырау тиімділігіне және жіп пен электродтан металл атомының елеулі ластануына байланысты, HFCVD әдетте дән шекарасында sp2 фазалық көміртегі қоспаларының көп мөлшері бар поликристалды алмаз пленкаларын дайындау үшін қолданылады, сондықтан ол әдетте сұр-қара болады. .

5-сурет (A) HFCVD жабдықтары диаграммасы, (b) вакуум камерасының құрылымының диаграммасы

(2) Микротолқынды плазмалық химиялық будың тұнбасы

MPCVD әдісі магнетронды немесе қатты күйдегі көзді пайдаланады, ол вавегуид арқылы реакция камерасына беріледі және реакция камерасының арнайы геометриялық өлшемдеріне сәйкес субстраттың үстіндегі тұрақты толқындар қалыптастырады. 

Жоғары бағдарланған электромагниттік өріс тұрақты плазмалық допты қалыптастыру үшін метан мен сутегі реакция газдарынан түседі. Электрондық бай, ионға бай және белсенді атомдық топтар нуклеатқа ие болады және субстратқа тиісті температура мен қысыммен өседі, гомоепитаксиалды өсуді баяу тудырады. HFCVD-мен салыстырғанда, ол ыстық металл булануынан болатын гауһар тастардың ластануын болдырмайды және нанодиамонд пленкасының тазалығын арттырады. Толығырақ реакция газдарын процесте HFCVD-ге қарағанда қолдануға болады, ал Диамонның жалғыз кристалдары табиғи гауһардан гөрі таза. Сондықтан, оптикалық гауһар алмаз поликристалды терезелері, электронды сортты гауһар таяқтар және т.б. дайындалуы мүмкін.

6-сурет MPCVD ішкі құрылымы

Дамырманы дамыту және дилемма

Алғашқы жасанды алмаз 1963 жылы сәтті дамығаннан бері, 60 жылдан астам уақыт өткеннен кейін, менің елім әлемдегі жасанды гауһар шығарған елге айналды, әлемнің 90% -дан астамын құрайды. Алайда, Қытайдың гауһарлары негізінен абразивті тегістеу, оптика, ағынды суларды тазарту және басқа да өрістер сияқты төмен және орта қолданыстағы нарықтарда шоғырланған. Отандық гауһар тастардың дамуы үлкен, бірақ күшті емес, және ол жоғары деңгейлі жабдықтар мен электронды материалдар сияқты көптеген салалардағы кемшіліктер. 

КВД гауһарлары саласындағы академиялық жетістіктер тұрғысынан Америка Құрама Штаттарындағы, Жапониядағы және Еуропадағы зерттеулер жетекші орынға ие және менің елімде салыстырмалы түрде аз зерттеулер бар. «13-ші бесжылдық жоспарды» негізгі зерттеулер мен әзірлемелерге қолдау көрсетумен, отандық сфильсиялық эпитаксиальды гауһар гауһар тасты бір кристалдар әлемдегі бірінші дәрежелі позицияға секірді. Гетерогенді эпитаксиалды жалғыз кристалдар тұрғысынан «14-ші бесжылдық жоспардан» асып кетуі мүмкін үлкен алшақтық бар, оларда үлкен алшақтық бар.

Бүкіл әлемнің зерттеушілері диамиздтардың өсуі, допинг және гауһар тастарды құруға терең зерттеу жүргізді және диамиздтардың құрылғыны құрастыру және көпфункционалды материалдар ретінде гауһар тастарды қанағаттандыру үшін гауһар тастарды құрастырады. Алайда, гауһар тастарының диапазоны 5.4 EV-ге қарағанда жоғары. Оның P-типтегі өткізгіштікке Бор допинг арқылы қол жеткізуге болады, бірақ N типті өткізгіштікті алу өте қиын. Түрлі елдердің зерттеушілері азот, фосфор және күкірт сияқты қоспалар, мысалы, азот, фосфор және күкірт. Алайда, донорлық энергетикалық деңгейге немесе қоспаларды ионизациялаудың қиындыққа байланысты, жақсы типтегі өткізгіштік жақсы емес, бұл гауһарданған электрондық құрылғыларды зерттеу және қолдану өте шектелмеген. 

Сонымен қатар, үлкен аумақты монокристалды алмазды монокристалды кремний пластиналары сияқты үлкен мөлшерде дайындау қиын, бұл алмаз негізіндегі жартылай өткізгіш құрылғыларды әзірлеудегі тағы бір қиындық. Жоғарыда келтірілген екі мәселе жартылай өткізгішті қоспалау және құрылғыны дамыту теориясының n-типті алмазды қоспалау және құрылғыны құрастыру мәселелерін шешудің қиын екенін көрсетеді. Басқа допинг әдістері мен қоспаларды іздеу керек, тіпті жаңа допинг пен құрылғыны әзірлеу принциптерін әзірлеу қажет.

Шамадан тыс бағалар гауһар тастардың дамуын шектейді. Кремнийдің бағасы, кремнийдің бағасы силикон бағасы 30-40 есе, галлий нитридінің бағасы, галлий нитридінің бағасы 650-1300 есе, бұл кремнийдің бағасы кремнийден 10 000 есе көп. Тым жоғары баға алмаздарды дамыту мен қолдануға мүмкіндік береді. Шығындарды қалай төмендетуге болады - бұл даму дилеммасын бұзатын серпіліс.

Көзқарас

Алмаз жартылай өткізгіштер қазіргі уақытта дамуда қиындықтарға тап болса да, олар әлі де жоғары қуатты, жоғары жиілікті, жоғары температура мен қуатты аз жоғалтатын электронды құрылғылардың келесі буынын дайындау үшін ең перспективалы материал болып саналады. Қазіргі уақытта ең ыстық жартылай өткізгіштерді кремний карбиді алып жатыр. Кремний карбиді алмаздың құрылымына ие, бірақ оның атомдарының жартысы көміртек. Сондықтан оны жарты гауһар тас деп санауға болады. Кремний карбиді кремний кристалы дәуірінен алмаз жартылай өткізгіш дәуіріне өтпелі өнім болуы керек.

«Гауһар тастар мәңгі, ал бір гауһар мәңгіге созылады» деген тіркесім «Де Сыра» атауын жасады. Алмаз жартылай өткізгіштері үшін тағы бір даңқ құру үшін тұрақты және үздіксіз барлау қажет болуы мүмкін.

Ветек жартылайдюсторы - бұл кәсіби қытай өндірушісіТантал карбиді жабыны, Кремний карбид жабыны, Gan өнімдері,Арнайы графит, Кремний карбиді керамикажінеБасқа жартылай өткізгіш керамика. Ветек Жартылай өткізгіш жартылай өткізгіш өнеркәсіпке арналған әр түрлі жабын өнімдеріне арналған озық шешімдерді ұсынуға дайын.

Егер сізде қандай да бір сұрақтарыңыз болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Mob / whatsapp: + 86-180 6922 0752

Электрондық пошта: ann@veteksemi.com