Almaz - yarımkeçiricilərin gələcək ulduzu

Elm və texnologiyanın sürətli inkişafı və yüksək performanslı və yüksək səmərəli yarımkeçirici cihazlara, yarımkeçirici substrat materiallarına, yarımkeçirici sənaye zəncirindəki əsas texniki link kimi artan qlobal tələbi getdikcə daha da vacibdir. Bunların arasında, almaz, potensial dördüncü nəsil "Ultimate yarımkeçirici" material, tədricən tədqiqat qaynar nöqtəsi və əla fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri səbəbindən yarımkeçirici substrat materialları sahəsində yeni bir bazarın sevildiyi yeni bir bazar halına gəlir.

Almazın xüsusiyyətləri

Diamond, tipik bir atom kristal və kovalent istiqraz kristaldır. Kristal quruluşu Şəkil 1-də göstərilir (a). Kovalent bir bağ şəklində digər üç karbon atomuna bağlanan orta karbon atomundan ibarətdir. Şəkil 1 (b) mikroskopik dövriyyə və brilyantın struktur simmetriyasını əks etdirən vahid hüceyrə quruluşudur.

Şəkil 1 Almaz (a) kristal quruluşu; (b) vahid hüceyrə quruluşu

Şəkil 2-də göstərildiyi kimi almaz unikal fiziki-kimyəvi xassələrə, mexanika, elektrik və optika sahəsində əla xassələrə malik dünyanın ən sərt materialıdır: Almaz ultra yüksək sərtliyə və aşınma müqavimətinə malikdir, materialları və girintiləri kəsmək üçün uyğundur və s. ., və aşındırıcı alətlərdə yaxşı istifadə olunur; (2) Diamond, ən yüksək istilik keçiriciliyinə malikdir (2200w / (m · (m · (m · (m · k)), silikon karbidindən 4 dəfə (SIC), silikon (si), 43 dəfə daha böyükdür) Gallium Arsenide (GAAS) və mis və gümüşdən 4-dən 5 qat daha böyükdür və yüksək elektrik cihazlarında istifadə olunur. Aşağı istilik genişləndirmə əmsalı kimi əla xüsusiyyətlərə malikdir (0.8 × 10-1.5 × 10)^-6K^-1) və yüksək elastik modul. Yaxşı perspektivləri olan əla elektron qablaşdırma materialıdır. 

Çuxur hərəkətliliyi 4500 sm2 · v^-1· S^-1və elektron hərəkətliliyi 3800 sm2 · v^-1· S^-1, bu onu yüksək sürətli keçid cihazlarına tətbiq edir; qırılma sahəsinin gücü 13MV/sm-dir, bu da yüksək gərginlikli cihazlara tətbiq edilə bilər; Baliga ləyaqət göstəricisi 24664-ə qədər yüksəkdir ki, bu da digər materiallardan xeyli yüksəkdir (dəyər nə qədər böyükdürsə, keçid cihazlarında istifadə potensialı da o qədər yüksəkdir). 

Polycrystalline almaz da dekorativ təsiri var. Almaz örtüyünün yalnız bir flaş təsiri yoxdur, eyni zamanda müxtəlif rənglərə malikdir. Lüks mallar üçün yüksək səviyyəli saatlar, dekorativ örtüklərin və birbaşa moda məhsulu kimi istifadə olunur. Diamondun gücü və sərtliyi 6 dəfə və 10 dəfə qarğıdalı şüşəsidir, buna görə də mobil telefonun ekranlarında və kamera linzalarında da istifadə olunur.

Şəkil 2 almaz və digər yarımkeçirici materialların xüsusiyyətləri

Almazın hazırlanması

Almaz artımı əsasən HTHP üsuluna (yüksək temperatur və yüksək təzyiq üsulu) və bölünürCVD üsulu (kimyəvi buxar çökdürmə üsulu). CVD metodu yüksək təzyiqə davamlılıq, böyük radiotezlik, aşağı qiymət və yüksək temperatur müqaviməti kimi üstünlüklərinə görə almaz yarımkeçirici substratların hazırlanmasında əsas metoda çevrilmişdir. İki böyümə metodu fərqli tətbiqlərə diqqət yetirir və onlar gələcəkdə uzun müddət bir-birini tamamlayan əlaqəni göstərəcəklər.

Yüksək temperatur və yüksək təzyiq üsulu (HTHP), xammal formulu, sonra qranulyasiya, statik basma, vakuum azaldılması, taksion azaldılması, taksionun azaldılması, taksipleme, tıxaclar və digər proseslər. Qrafit əsas sütunu, brilyant vahid kristalları sintez etmək üçün istifadə edilə bilən sintetik blok yaratmaq üçün kompozit blok, köməkçi hissələri və digər möhürlənmiş təzyiq ötürmə mediası ilə yığılır. Bundan sonra, istilik və təzyiqləndirmə üçün altı tərəfli üst mətbuatda yerləşdirilir və uzun müddət sabit saxlanılır. Kristal böyüməsi başa çatdıqdan sonra istilik dayandırılır və təzyiq sərbəst buraxılır və möhürlənmiş təzyiq ötürmə mühiti, brilyant vahid kristal almaq üçün təmizlənmiş və çeşidlənən sintetik sütunu əldə etmək üçün çıxarılır.

Şəkil 3 Altı tərəfli üst presin struktur diaqramı

Metal katalizatorların istifadəsi səbəbindən sənaye HTHP üsulu ilə hazırlanmış almaz hissəcikləri çox vaxt müəyyən çirkləri və qüsurları ehtiva edir və azotun əlavə edilməsi səbəbindən onlar adətən sarı rəngə malikdir. Texnologiyanın təkmilləşdirilməsindən sonra almazların yüksək temperatur və yüksək təzyiqlə hazırlanması, almaz sənayesinin aşındırıcı sinifinin qiymətli daş sinfinə çevrilməsini həyata keçirərək, böyük hissəcikli yüksək keyfiyyətli almaz tək kristallarını istehsal etmək üçün temperatur gradient üsulundan istifadə edə bilər.

Şəkil 4 almaz morfologiyası

Kimyəvi buxar çökdürmə (CVD) almaz filmlərinin sintezi üçün ən məşhur üsuldur. Əsas üsullara isti filament kimyəvi buxar çökmə (HFCVD) və daxildirMikrodalğalı plazma kimyəvi buxarlanma (mpcvd).

(1) isti filament kimyəvi buxar çöküntüsü

HFCVD-nin əsas prinsipi, müxtəlif yüksək aktiv "açılmamış" qruplar yaratmaq üçün vakuum kamerasında yüksək temperaturlu metal tel olan reaksiya qazını toqquşmaqdır. Yaradılmış karbon atomları nanodiamondlar yaratmaq üçün substrat materialına yatırılır. Avadanlıqlar işləmək üçün sadədir, aşağı böyümə dəyəri, geniş istifadə olunur və sənaye istehsalına nail olmaq asandır. Aşağı istilik parçalanması səmərəliliyi və filamentdən və elektroddan olan ciddi metal atom çirklənməsi səbəbindən, HFCVD, ümumiyyətlə, taxıl sərhədində çox miqdarda SP2 fazalı karbon çirkləri olan polikstalin brilyant filmlərini hazırlamaq üçün istifadə olunur, buna görə də ümumiyyətlə boz-qara rəngdədir .

Şəkil 5 (a) HFCVD avadanlığının diaqramı, (b) vakuum kamerasının struktur diaqramı

(2) Mikrodalğalı plazma kimyəvi buxarının çökməsi

MPCVD metodu, reaksiya otağından reaksiya otağına qidalanan və reaksiya otağının xüsusi həndəsi ölçülərinə görə substratın üstündəki sabit duran dalğaların meydana çıxması üçün magnetron və ya bərk dövlət mənbəyindən istifadə edir. 

Yüksək diqqətli elektromaqnit sahəsi, sabit plazma topu meydana gətirmək üçün burada reaksiya qazları metan və hidrogenləri parçalayır. Elektron zəngin, ionla zəngin və aktiv atom qrupları nukleate və substratda müvafiq temperaturda və təzyiqdə böyüyəcək, homoepitaxial böyüməsinə səbəb olur. HFCVD ilə müqayisədə isti metal tel buxarlanmasının səbəb olduğu almaz filminin çirklənməsindən qaçır və nanodiamond filminin saflığını artırır. Daha çox reaksiya qazları HFCVD-dən daha çox müddətdə istifadə edilə bilər və yatırılan almaz tək kristallar təbii brilyantdan daha təmizdir. Buna görə, optik dərəcəli almaz polikelstallin pəncərələri, elektron dərəcəli almaz tək kristallar və s. Hazır ola bilər.

Şəkil 6 MPCVD-nin daxili quruluşu

Almazın inkişafı və dilemması

İlk süni almaz 1963-cü ildə uğurla inkişaf etdiyindən, 60 ildən çox inkişafdan sonra ölkələr dünyanın 90% -dən çoxu dünyanın ən böyük süni almazının ən böyük çıxışı olan ölkəyə çevrildi. Bununla birlikdə, Çinin brilyantları, əsasən, aşındırıcı daşları, optika, kanalizasiya müalicəsi və digər sahələr kimi aşağı səviyyəli və orta səviyyəli tətbiq bazarlarında cəmləşmişdir. Daxili brilyantların inkişafı böyükdür, lakin güclü deyil və yüksək səviyyəli avadanlıq və elektron dərəcəli materiallar kimi bir çox sahələrdə əlverişsiz vəziyyətdədir. 

CVD almazları sahəsində akademik nailiyyətlər baxımından, ABŞ, Yaponiya və Avropadakı tədqiqatlar lider mövqedədir və ölkəmdə nisbətən az orijinal araşdırma var. "13-cü beş illik plan" ın əsas tədqiqat və inkişafının dəstəyi ilə yerli parçalanmış epitaxial böyük ölçülü almaz tək kristallar dünyanın birinci sinif mövqeyinə sıçradı. Heterojen epitaxial tək kristallar baxımından, "14-cü beş illik plan" da keçə biləcək ölçüdə və keyfiyyətdə böyük bir boşluq var.

Dünyanın hər yerindən olan tədqiqatçılar almazların optoelektronik cihazlarda tətbiqini reallaşdırmaq və insanların çoxfunksiyalı material kimi almaza olan gözləntilərini ödəmək üçün almazların böyüməsi, dopinqlənməsi və qurğuların yığılması ilə bağlı dərin araşdırmalar aparıblar. Bununla belə, almazın bant boşluğu 5,4 eV qədər yüksəkdir. Onun p-tipli keçiriciliyinə bor dopinqi ilə nail olmaq olar, lakin n-tipli keçiriciliyi əldə etmək çox çətindir. Müxtəlif ölkələrdən olan tədqiqatçılar azot, fosfor və kükürd kimi çirkləri qəfəsdəki karbon atomlarını əvəz etmək şəklində monokristal və ya polikristal almaza çevirmişlər. Bununla belə, dərin donor enerji səviyyəsi və ya çirklərin ionlaşmasının çətinliyi səbəbindən yaxşı n-tipli keçiricilik əldə edilməmişdir ki, bu da almaz əsaslı elektron cihazların tədqiqini və tətbiqini xeyli məhdudlaşdırır. 

Eyni zamanda, geniş ərazi vahid kristal almaz, almaz əsaslı yarımkeçirici cihazların inkişafında başqa bir çətinlik olan tək kristal silikon gofret kimi çox miqdarda hazırlamaq çətindir. Yuxarıda göstərilən iki problem, mövcud yarımkeçirici dopinq və cihaz inkişaf nəzəriyyəsinin almaz n tipli dopinq və cihaz montajının problemlərini həll etmək çətindir. Digər doping metodları və dopettləri axtarmaq və ya hətta yeni dopinq və cihaz inkişaf prinsiplərini inkişaf etdirmək lazımdır.

Həddindən artıq yüksək qiymətlər də almazların inkişafını məhdudlaşdırır. Silisiumun qiyməti ilə müqayisədə silisium karbidinin qiyməti silisiumdan 30-40 dəfə, qalium nitridin qiyməti silisiumdan 650-1300 dəfə, sintetik almaz materialların qiyməti isə silikondan təxminən 10.000 dəfə yüksəkdir. Çox yüksək qiymət almazların inkişafını və tətbiqini məhdudlaşdırır. Xərcləri necə azaltmaq inkişaf dilemmasını qırmaq üçün bir sıçrayış nöqtəsidir.

Outlook

Almaz yarımkeçiriciləri hazırda inkişafda çətinliklərlə üzləşsələr də, hələ də növbəti nəsil, yüksək tezlikli, yüksək temperatur və aşağı səviyyədə elektrikli itki elektron cihazlarının hazırlanması üçün ən perspektivli material hesab olunur. Hal hazırda ən isti yarımkeçiricilər silikon karbid tərəfindən işğal olunur. Silikon karbidində almazın quruluşu var, lakin atomlarının yarısı karbondur. Buna görə, bu, yarım almaz kimi qəbul edilə bilər. Silikon karbid, silikon kristal dövründən almaz yarımkeçirici dövrünə keçid məhsulu olmalıdır.

"Almazlar əbədidir və bir almaz əbədi davam edir" ifadəsi bu günə qədər məşhur de pivələrin adını verdi. Diamond yarımkeçiriciləri üçün, başqa bir növ izzət yaradır, daimi və davamlı bir kəşfiyyat tələb edə bilər.

Vetek yarımkeçiricisi peşəkar Çin istehsalçısıdırTantal karbid örtüyü, Silikon karbid örtüyü, Gan məhsulları,Xüsusi qrafit, Silikon karbid keramikavəDigər yarımkeçirici keramika. Vetek yarımkeçiricisi yarımkeçirici sənayesi üçün müxtəlif örtük məhsulları üçün qabaqcıl həllər təqdim etməyə can atır.

Hər hansı bir sualınız varsa və ya əlavə məlumatlara ehtiyacınız varsa, zəhmət olmasa bizimlə əlaqə qurmaqdan çəkinməyin.

Mob / WhatsApp: + 86-180 6922 0752

E-poçt: anny@veteksemi.com