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高质量碳化硅晶体材料生长及加工技术

成果类型:: 发明专利,实用新型专利,新技术

发布时间: 2023-09-24 16:22:06

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 关晓 | 2023-09-24 16:22:06

项目技术基于传热学及流体力学理论以及晶体生长模型化和数值模拟手段,利用实验室自行研制的 PVT 法碳化硅单晶生长炉,对实验室生长碳化硅单晶的技术进行了探索及改进。目前已解决影响碳化硅材料量产的关键技术科学问题,2-4 英寸晶体产品质量达到国际先进水平。自行研制 4 英寸-6 英寸碳化硅 PVT 晶体生长炉,已掌握高纯度碳化硅粉(99.999%)的合成技术及高质量单晶生长技术。

高质量碳化硅晶体材料的生长及加工技术的亮点主要体现在以下几个方面:实验室生长技术:碳化硅晶体材料的实验室生长技术是利用传热学及流体力学理论以及晶体生长模型化和数值模拟手段,通过自行研制的PVT法碳化硅单晶生长炉进行技术探索及改进。实验室生长技术已经解决了影响碳化硅材料量产的关键科学问题,并达到国际先进水平,实现了2-4英寸晶体产品的质量和产量提升。多线切割技术:多线切割技术是应用于晶片高效切割的先进工艺。该技术通过将晶锭按照一定的晶向切割成表面平整、厚度均匀的切割片,以便于后续的研磨和抛光。多线切割工艺具有大切削速度、高加工精度、高效率和较长的寿命等优点,已广泛应用于晶片的高效切割。研磨技术:研磨的目的是去除切割过程中造成的碳化硅切片表面的刀痕以及表面损伤层。由于碳化硅的高硬度,研磨过程中必须使用高硬度的磨料(如碳化硼或金刚石粉)研磨碳化硅切片的晶体表面。这些技术的结合,使得碳化硅晶体材料的表面质量和尺寸精度得到有效提升。综上所述,高质量碳化硅晶体材料的生长及加工技术的亮点主要体现在实验室生长技术的突破、多线切割和研磨技术的精细运用等方面,这些技术的结合有助于提升碳化硅晶体材

高质量碳化硅晶体材料生长及加工技术的应用前景非常广泛。由于碳化硅具有高热导率、高抗腐蚀性和高抗氧化性等特性,它在许多领域都有潜在的应用价值。

  1. 电力电子器件:碳化硅的高热导率和高频特性使其成为制造电力电子器件的理想材料。例如,碳化硅可以用于制造高效能、低损失的电力电子转换器,如半导体开关、直流-直流转换器等。
  2. LED:碳化硅的高抗腐蚀性和高导热性使其成为制造高效LED的理想材料。使用碳化硅制造的LED可以更亮、更耐用,且热稳定性更好。
  3. 微波器件:碳化硅的高频特性和高电子迁移率使其成为制造微波器件的理想材料。例如,碳化硅可以用于制造高速、低损失的微波放大器和振荡器。
  4. 防御和航空航天领域:由于碳化硅的高温特性和高强度,它可以用于制造防御和航空航天领域的各种部件,如高温传感器、制动器、涡轮发动机部件等。
  5. 汽车领域:碳化硅的高耐热性和高强度可以使其成为制造汽车发动机部件的理想材料,例如火花塞、喷油嘴、涡轮增压器等。

此外,碳化硅还可以用于制造高精度的光学元件、医疗设备和各种高技术产品的配件等。因此,高质量碳化硅晶体材料生长及加工技术的应用前景非常广阔。

主要以微重力实验室技术团队为主。陈启生博士,中科院力学所研究员,博士生导师,中科院百人计划。1997 年在中科院力学所获得博士学位。1997 年-2001 年在纽约州立大学石溪分校机械工程系先后作为博士后和研究科学家。2001 年-2004 年兼佛罗里达国际大学机械和材料工程系教师。

高质量碳化硅晶体材料生长及加工技术具有广泛的应用领域,产生了显著的效益。

首先,碳化硅是一种重要的材料,具有高热导率、高抗腐蚀性、高抗疲劳性等特性,可用于制造高端产品。比如,利用该技术可以制备出高纯度碳化硅粉(99.999%),这种原料可用于制造更加高效、更具有可靠性的新一代电力电子器件、高效LED、微波器件等。

此外,合成碳化硅(Synthetic Moissanite)又名合成莫桑石、合成碳硅石(化学成分SiC),色散和折射率都大于钻石,具有与钻石相同的金刚光泽,而且火彩更强。因此,合成碳化硅也用于制造珠宝首饰等高端装饰品。

同时,高质量碳化硅晶体材料生长及加工技术还对国家经济发展起到了重要的推动作用。该技术的应用不仅有助于提升国内制造业的工艺水平,还可以带动相关产业的发展,如新能源、新材料等领域,进一步促进了国民经济的增长。

综上,高质量碳化硅晶体材料生长及加工技术的广泛应用和所产生的效益,对于推动科技进步、促进经济发展具有重要意义。

1. 向他人转让该科技成果。

2. 许可他人使用该科技成果。

3. 以该以该科技成果作价投资,折算股份或者出资比例。

4. 科技成果作为合作条件,与他人共同实施转化。

5. 其他协商确定的方式。