SiC para eletrônica de potência

Material com aplicação generalizada

O carbeto de silício (SiC) é um material com potencial para uma grande variedade de aplicações avançadas. Originalmente utilizado como abrasivo devido a sua dureza, o SiC encontrou desde então muitas aplicações diferentes como anéis de vedação, motores a diesel, circuitos eletrônicos, trocadores de calor industriais, turbinas a gás e sistemas de conversão a alta temperatura.

SiC para semicondutores

Atualmente, o carboneto de silício poderia ser a chave para o futuro da energia sustentável. Os semicondutores de energia SiC podem aumentar a eficiência da conversão de energia, suportar tensões e correntes mais altas e suportar temperaturas de operação mais altas do que os dispositivos convencionais baseados em silício. Todos estes fatores oferecem vantagens essenciais para dispositivos tais como fontes de alimentação do centro de dados, módulos de energia eólica ou solar e conversores de acionamento de veículos elétricos.

Cristais de SiC em crescimento para semicondutores

O crescimento de cristais de SiC é geralmente realizado usando o método de transporte físico de vapor (PVT). Normalmente, o material fonte de SiC em pó é sublimado a temperaturas elevadas acima de 2000 °C e cristaliza a uma semente ligeiramente mais fria. A escolha adequada da fonte de SiC em pó durante o crescimento do PVT é um pré-requisito para alcançar uma alta qualidade cristalina no boule final do SiC. Vários fatores influenciam o processo de crescimento, como estequiometria, pureza, politipo, distribuição de tamanho e densidade de embalagem relacionada. Em princípio, a fonte ideal de SiC sofre uma pequena mudança morfológica durante o crescimento. A evolução deve ser suave e a superfície em direção à interface de crescimento dos cristais deve ser estável.

A síntese de SiC pelo método Acheson tem uma longa história industrial e se adaptou para atender a um mercado em mudança nas aplicações. A versatilidade e eficiência energética em comparação com as rotas químicas fazem dela uma alternativa interessante para o crescimento de cristais de SiC por PVT. A crescente demanda por dispositivos semicondutores de energia SiC exigirá grandes volumes de material de origem SiC que ainda possam atender aos rigorosos requisitos técnicos intrínsecos às aplicações. A Acheson SiC poderia fornecer ao mercado SiC de qualidade a altos volumes e custo reduzido.

Fiven SIKA e-SiC material-fonte

Para oferecer uma solução escalável e acessível para a indústria de semicondutores, a Fiven desenvolveu o material SIKA e-SiC. O produto é sintetizado usando o processo Acheson.

Em um forno personalizado, matérias-primas de alta pureza são reagidas a altas temperaturas para formar o cru. O material é então triturado e moído com equipamentos especialmente desenvolvidos para minimizar a contaminação. Em seguida, uma etapa de classificação garante a distribuição ideal do tamanho das partículas para o crescimento dos cristais.

O desenvolvimento do novo material fonte de SiC em pó, com tamanho médio de partícula de cerca de 300 µm e densidade de embalagem solta acima de 1,6 g/cm3, oferece várias propriedades benéficas para o crescimento de buquês de SiC de alta qualidade que é necessário para aplicação industrial. A morfologia do pó de SiC tende a suprimir a liberação de partículas de pó de carbono, o que é vantajoso para se atingir uma alta qualidade cristalina. O comportamento suave da sublimação permite um processo de cristalização homogêneo, exibindo uma interface de crescimento estável e ligeiramente convexa do SiC.

O SIKA e-SiC pode ser adaptado de muitas maneiras para atender às necessidades específicas do cliente. Por favor, entre em contato conosco para discutir seu projeto.

As principais partes deste artigo são baseadas: Ellefsen, Oda Marie & Arzig, Matthias & Steiner, Johannes & Wellmann, Peter & Runde,. (2019). Optimization of the SiC Powder Source Material for Improved Process Conditions During PVT Growth of SiC Boules. Materials. 12. 3272. 10.3390/ma12193272.