中国粉体网讯   碳化硅是一种典型的第三代半导体材料，属于宽禁带半导体。凭借耐高压、耐高频、高导热性、高温稳定性、高折射率等特点，碳化硅在电动汽车及光伏等高性能应用领域中具有显著优势。

来源：天科合达

目前，PVT是现代工业化中最成熟、最常用的一种制备SiC单晶方法。采用PVT制备SiC单晶，除了高纯度的原料，还需使用高纯石墨坩埚、碳纤维硬毡、籽晶托等其他能够承受高温而不污染SiC原料和晶体的用品。

高纯碳化硅粉：单晶生长的“粮食”

合成SiC粉体的方法主要有三种：固相法、液相法和气相法。

改进的自蔓延高温合成法制备过程简单，合成效率高，在工业上被广泛用于生产高纯SiC粉体。该方法将固态的Si源和C源作为原料，使其在1400~2000℃的高温下持续反应，最后得到高纯SiC粉体。目前改进的自蔓延合成法制备SiC粉体的研究重点在于如何降低SiC粉体中N元素的含量。

溶胶-凝胶法制备的SiC粉体已经可以用于单晶的生长。溶胶-凝胶法可以制备高纯度、超细SiC粉体，但是制备成本较高，合成过程复杂，不适合工业化生产。

等离子体法能够合成高纯的SiC粉体，同时粉末粒度分布均匀，不存在污染问题。但是合成的粉体粒径太小无法满足单晶生长要求，需要进一步处理才能用于晶体生长。

来源：烁科晶体

碳化硅粉对于晶体及衬底质量有着重要影响，包括碳化硅粉体的粒径、杂质、粉料晶型及氮气含量等，其中颗粒粒径影响结晶速率和质量，杂质元素含量对碳化硅的电学性能有重要影响。

当前，中国高纯碳化硅粉体企业有烁科晶体、天科合达、天岳先进、合盛硅业、中宜创芯、晶彩科技、博尔新材料、国晶电子、鬃晶科技、宁波阿尔法半导体、中硅（山东）硅铝新材料和华瑞鸿程。

高纯碳粉：决定晶体电性的隐形基石

SiC粉的纯度会直接影响PVT法生长SiC单晶质量和性能，而制备SiC粉的原料为高纯Si粉和高纯C粉，C粉的纯度将直接影响SiC粉的纯度。尤其在第三代半导体碳化硅的合成中，高纯度碳粉作为关键原料之一，其品质直接决定了生长晶体的电学特性。

来源：西格里碳素

碳粉生产中使用的原料通常包括鳞片石墨、石油焦和微晶石墨。石墨纯度越高，使用价值越高。石墨提纯方法可分为物理方法和化学方法。物理提纯方法包括浮选和高温提纯，而化学提纯方法包括酸碱法、氢氟酸法和氯化物焙烧法。目前海外德国西格里、美国美尔森已经成熟掌握高纯碳粉工业化提纯工艺；国内也已有多家企业实现高纯碳粉技术突破，包括赛迈科、成都炭材、楚江新材、贵州九渊新材料和易成瀚博。

高纯硬毡：单晶炉的“保温铠甲”

PVT生长单晶过程中，碳纤维硬毡起到保温作用，硬毡的纯度对于成功实现SiC晶体生长至关重要。保温硬毡材料中的杂质，是生长过程中杂质污染的来源之一。碳纤维硬毡中关键杂质元素的含量控制在10-6以下，并且必须严格控制总灰分的含量。

来源：幄肯科技

碳纤维硬毡还有流场均匀性控制关键技术，包括温度场和气流场均匀性控制。温度场通过设计温度补偿区域、多区独立式控温和改变加热器形状与布局，使单晶炉内温度场均匀化。

高纯石墨：高温炉内的核心骨架

在半导体产业中，高纯石墨制品广泛应用于晶体生长炉、炭化炉、石墨化炉等高温热处理设备中。第三代半导体碳化硅所使用的高纯石墨制品包括晶体生长用石墨坩埚、石墨加热器、石墨粉等，其纯度对碳化硅晶体质量起着决定性的作用。

来源：恒圣新材

目前多数企业在生产碳化硅单晶时，都是采用物理气相传输法，该方法是将碳化硅粉料放置在石墨坩埚底部，将碳化硅籽晶放置在石墨坩埚顶部，随后对石墨坩埚进行加热，直至达到碳化硅的升华温度。随后，碳化硅粉料会逐渐分解为Si蒸汽、Si2C和SiC2等气相物质，这些物质会在轴向温度梯度的作用下逐渐升华至坩埚顶部，在坩埚顶部的SiC籽晶表面凝结，就能获得碳化硅单晶。

来源：

龙振等.第三代半导体生产应用“四高两涂”碳基材料的技术现状

中国粉体网.碳化硅粉体高纯之战：哪套工艺能突围量产？

中国粉体网.国产碳化硅的胜负手，可能在这堆粉里

中国粉体网.碳化硅“卡脖子”原料！高纯碳粉谁在领跑？

中国粉体网.高纯石墨：不装了，真能打！

（中国粉体网编辑整理/初末）

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！