Untersuchung von Tiegelmaterialien aus pyrolytischem Bornitrid

Pyrolytisches Bornitrid Tiegel sind bekannt für ihre Leistung und Reinheit. Im Vergleich mit dem Standard Bornitrid-Tiegel, PBN-Tiegel unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht. Es bietet Korrosionsbeständigkeit, arbeitet bei höheren Temperaturen und ist oxidationsbeständig. Lassen Sie uns darüber diskutieren PBN, das Wachstum und seine Eigenschaften.

Was sind pyrolytische Bornitrid-Tiegel?

PBN-Tiegel sind fortschrittliche Hochtemperaturmaterialien mit einem Reinheitsgrad von 99,9%. Sie werden üblicherweise im CVD-Verfahren hergestellt. Die Produktion erfolgt unter Vakuumbedingungen bei hohen Temperaturen. Verwendet werden Ammoniak und Borhalogenide.

PBN-Tiegel sind gute Wärmeleiter. Es besitzt eine höhere Wärmeleitfähigkeit. PBN-Tiegel bleibt bei Raumtemperatur nicht reaktiv. Tiegel aus BN sind auch dafür bekannt, dass sie unter 1000 °C hervorragende Antioxidationseigenschaften aufweisen.

Struktur von pyrolytischem Bornitrid

PBN ist auch als durch CVD gebildetes Bornitrid bekannt. Dieses Keramikmaterial wird üblicherweise durch Hochtemperaturpyrolyse hergestellt. Wie wir alle wissen, hat Bornitrid hauptsächlich zwei Hauptstrukturen: hexagonal und kubisch.

Pyrolytisches Bornitrid ist dasselbe wie Hexagonales Bornitrid mit weniger Desorientierungen in seiner Schichtstruktur. Der Hauptunterschied pyrolytisches Bornitrid  ist die Produktionsmethode CVD.

Eigenschaftstabelle von pyrolytischem Bornitrid

Zum besseren Verständnis sind unten typische Eigenschaften und Werte von pyrolytischem Bornitrid aufgeführt:

Die Stoßfestigkeit von PBN ist selbst bei Temperaturen um 2000 °C entscheidend. Es weist keinen Sublimationspunkt auf und zersetzt sich bei einer Temperatur von 3000 °C in Bor und Stickstoff.. Pyrolytisches Bornitrid weist einen höheren elektrischen Widerstand auf und ist daher ein guter Isolator. Die Oberfläche weist weniger Poren auf und ist glatt und nicht benetzbar.

Eigenschaften des Tiegels aus pyrolytischem Bornitrid

Die Eigenschaften von PBN lassen sich in physikalische, thermische, elektrische und chemische Eigenschaften einteilen.

Physikalische Eigenschaften von PBN-Tiegeln

• Tiegel aus PBN sind hervorragend bearbeitbar und können zur Herstellung verschiedenster Geometrien verwendet werden.
• Der Dichtewert liegt zwischen 1,9 und 2,3 g/cm3
•  PBN-Tiegel haben eine gute Permeabilität gegenüber Helium im Bereich von < 1 x 10^-10 cm/s
• PBN-Tiegel besitzt eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme und bietet eine gute Leistung unter Vakuumbedingungen.

Thermische Eigenschaften von PBN

• Sie sind rissbeständig, wenn sie in Wasser getaucht werden, selbst bei einer Temperatur von etwa 2000 °C.
• PBN-Tiegel hält gute Wärmebeständigkeit
• Wärmeleitfähigkeit von pyrolytischem Bornitrid variiert je nach PBN-Typ im Bereich von 2 – 60 W/°C.

Chemische Eigenschaften des PBN-Materials

• PBN-Tiegel sind im Allgemeinen von Natur aus inert. Sie reagieren nicht mit Säuren, Basen und geschmolzenen Materialien.
• Bei Raumtemperatur Pyrolytisches Bornitrid unterliegen einer leichten Korrosion, bleiben jedoch bei erhöhten Temperaturen inert und nicht reaktiv.
• Laut Massenspektroskopie liegt der Reinheitsbereich für PBN bei etwa 99,99%.

Elektrische Eigenschaften von Tiegeln aus pyrolytischem Bornitrid

• Der PBN-Tiegel hat einen Volumenwiderstand im Bereich von 3,1 x 1018 Ohm cm
• Ihre Durchschlagsfestigkeit beträgt bei Raumtemperatur etwa 56000 V/cm

Wie werden PBN-Tiegel hergestellt?

Der Herstellungsprozess PBN-Tiegel sind bekanntlich chemisch-meteorologische Ablagerungen. Es handelt sich um eine Hochtemperaturreaktion von BCl3 und NH3. Hochreine BCl3- und NH3-Stoffe werden in einem bestimmten Verhältnis verwendet, um PBN-TiegelDie Reaktionen finden in einer Hochtemperatur-Kompressionskammer statt, die bei einer Temperatur von etwa 2000 °C betrieben wird.

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Die chemische Reaktion für das Wachstum von PBN ist wie folgt: BCl3+ NH3 —àBN + 3HCl

Während des Prozesses fällt hexagonales PBN auf die vorhandene kalte Graphitform. Dieser Prozess wird als Kristallwachstum von PBN bezeichnet, wobei die angesammelte Schicht allmählich dicker wird. Der Prozess wird auch als Keimbildung bezeichnet.

Wachstum von PBN: CVD-Prozess

Die chemische Gasphasenabscheidung wird zur Herstellung verwendet PBN-TiegelZu den einfacheren Faktoren bei dieser Methode gehören der Prozess, die beteiligten Geräte und das Funktionsprinzip des Systems. Die komplexeren Teile beeinflussen den Prozess. Die Materialbeladungsrate, die Luftzufuhr in das System und die Geometrie sind die weiteren Faktoren.

Es gibt auch andere Einflussfaktoren im Herstellungsprozess PBN-Tiegel wie Temperatur und Druck im Ofen. Der für CVD gewählte Temperaturbereich liegt bei etwa 1800 – 1900 °C und der Druck wird bei etwa 1–2 mmHg gehalten. Im Allgemeinen werden für PBN-Beschichtungen niedrige Temperaturen bevorzugt, zur Erzeugung von Defekten werden hohe Temperaturen angewendet.

Pyrolytisches Bornitrid verwendet

PBN-Tiegel sind das ideale Material für die Züchtung von Halbleiterkristallen. Sie werden auch zur Reinigung von Elementen verwendet. Einige wichtige Beispiele für Pyrolytischer Bornitrid-Tiegel In der Halbleiterindustrie ist das Kristallwachstum von GaAs und LnP relevant.

• Das Kristallwachstum in der Halbleiterindustrie erfordert strengere Umgebungsbedingungen wie die Reinheit von Medium und Gefäß sowie höhere Temperaturen. Dies macht PBN-Tiegel viel verlangt vom Regime.
• BN-Tiegel werden in der Halbleiterindustrie häufig zur Herstellung von Kristallen mit LEC verwendet. Die andere verwendete Methode ist die Breman-Methode
• PBN-Tiegel eignen sich auch ideal für III – IV und II -VI Halbleiter. Die gängige Methode zur Synthese ist die Molekülstrahlepitaxie. Bei der Molekülstrahlepitaxie PBN-Tiegel dienen als Quelle zur Aufbewahrung von Materialien für die Verdampfung.
• Sie werden auch bei der Verdampfung von Elementen oder Verbindungen im OLED-Prozess verwendet
• Ringe und Blätter aus PBN werden hauptsächlich als Stützelemente in OLEDs und anderen Synthesen verwendet.

• PBN ist auch ein gutes Beschichtungsmaterial, das häufig auf Graphitheizungen aufgetragen wird. Dies verhindert die Verdampfung flüchtiger Komponenten bei höheren Temperaturen.

Pyrolytische Bornitrid-Tiegel: Typen

OLED PBN-Tiegel

Wie der Name schon sagt, werden bei diesen OLED-Abscheidungen PBN-TiegelSie bieten Leistung bei erhöhten Temperaturen, sind chemisch inert und für ihre höhere thermische Stabilität bekannt.

Anwendung: Metall- und Halbleiterindustrie

MBE-Tiegel aus PBN

Der MBE-Tiegel wird für die Molekularstrahlepitaxie verwendet. Der PBN-Eigenschaften Vorteile sind Inertheit und thermische Stabilität. Solche Tiegel verzögern die Freisetzung von Gasen bei chemischen Reaktionen.

VGF Pyrolytische Bornitrid-Tiegel

Dies wird zur Synthese von GaAs, Ge usw. verwendet. VGF-basiert PBN-Tiegel Halten hohen Temperaturen stand und ermöglichen ein kontrolliertes Kristallwachstum. Dies trägt zur Reduzierung von Defekten bei und sorgt für eine bessere Gleichmäßigkeit.

LEC BN-Tiegel

Das Wachstum von GaAs und InP wird hauptsächlich genutzt LEC BN-TiegelDas verwendete Verfahren ist das flüssigkeitsgekapselte Czochralski-Verfahren. Die PBN-LEC-Tiegel sind chemisch stabil und korrosionsbeständig. Sie unterliegen keiner Erosion durch die Einkapselung und gewährleisten eine langsame Extraktion der Metalle als Einkristalle.

Schlussbemerkungen

PBN-Tiegel sind zweifellos ein fortschrittliches Keramikmaterial mit großem Einfluss auf die Halbleiterindustrie. Die Bearbeitbarkeit und die wettbewerbsfähigen thermischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften machen sie zu einer besseren Wahl in der Präzisionsindustrie. Die PBN-Tiegel sind oft in unterschiedlichen Spezifikationen und Geometrien erhältlich und werden durch die entsprechende Auswahl anwendbar.