一文讀懂5N高純熱解氮化硼產品及其應用

發布時間 | 2021-01-20 16:36 分類 | 粉體應用技術點擊量 | 4067

石墨氮化硼

導讀：?熱解氮化硼英文名為Pyrolytic Boron Nitride，簡稱為Pyrolytic BN或PBN，也稱為Chemical vapour-deposited Boron Nitride、Chemical Vapour-deposition of Boron Nitride或CVD-BN等。

熱解氮化硼英文名為Pyrolytic Boron Nitride，簡稱為Pyrolytic BN或PBN，也稱為Chemical vapour-deposited Boron Nitride、Chemical Vapour-deposition of Boron Nitride或CVD-BN等。顧名思義這是一種通過化學氣相沉積法通過高溫熱解反應制備獲得的一種氮化硼。它在高溫、高真空條件下，由氨和硼的鹵化物進行化學氣相沉積（CVD）而成，既可以沉積成PBN薄板材料，也可以直接沉積成管、環或薄壁容器等PBN最終產品。屬于六方晶系。熱解氮化硼的主要特點是純度非常非常非常高，可達到99.999%以上，（熱壓氮化硼通常只有約99%的純度）在許多尖端材料制備領域有著不可替代的作用。

材料特點

它與普通的熱壓氮化硼(BN)不同，不必經過傳統的熱壓燒結過程，不添加任何燒結劑，因此獲得的產品具有如下顯著特點：

1、無毒、無味；2、純度高，達到99.999%以上；3、室溫下與酸、堿、鹽及有機試劑不反應，在熔融的鹽、堿液中略腐蝕，但能抗高溫下各種酸的腐蝕；4、與大多數熔融金屬、半導體及其化合物不反應；5、在1000℃以下，抗氧化性能良好； 6、抗熱震性能良好，2000℃投入水中未見裂紋；7、使用溫度高，無升華點，在3000℃以上直接分解為B和N；8、電阻高，電絕緣性能好；9、表面光滑，無氣孔，與大多數半導體熔體不濕潤。

應用領域

熱解氮化硼（PBN）材料具有高純度、化學惰性以及優異的結構和性能使其成為元素提純、化合物及化合物半導體晶體生長的理想容器，同時還廣泛應用于航空、航天、電子、化工、特種冶金、醫療等各個領域。

1、GaAs、InP單晶生長容器

化合物半導體單晶（比如GaAs、InP等）的生長需要極其嚴格的環境，包括溫度、原料純度以及生長容器純度等。PBN是目前化合物半導體單晶生長用最為理想的容器，無可替代。化合物半導體單晶生長方法目前主要有液封直拉法（LEC）、水平布里曼法（HB）和垂直布里曼法（VB和VGF）等方法，對應的PBN有LEC坩堝、VB坩堝和VGF坩堝等等；

氮化硼

熱解氮化硼VGF坩堝（來源：北京博宇半導體）

注：VGF是目前國際上生長GaAs和InP等化合物半導體單晶的主流技術。而熱解氮化硼VGF坩堝則是垂直梯度凝固法（VGF）生長化合物單晶的容器。熱解氮化硼坩堝制備原理：利用化學氣相淀積技術，根據產品的需要，可選用不同的芯模做成各種形狀，生成的物質（六方氮化硼）覆蓋在芯模上即涂層，脫模取下就是高純的殼體，即所需的坩堝。

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2、Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半導體晶體外延生長坩堝

分子束外延（MBE）是當今世界最重要的Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半導體晶體外延生長工藝之一,它是在適當的襯底與合適的條件下，沿襯底材料晶軸方向逐層生長薄膜的方法。PBN坩堝是MBE過程中用作裝蒸發元素和化合物最佳的容器。

氮化硼

熱解氮化硼MBE坩堝（來源：北京博宇半導體）

注：分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，簡稱MBE）:它是在超高真空的條件下，把一定比例的構成晶體的各個組分和摻雜原子（分子）以一定的熱運動速度噴射到熱襯底表面來進行晶體生長的技術。

分子束外延技術原理圖

3、OLED用坩堝及支撐架

有機電激發光二極管(OLED)由于同時具備自發光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于柔性性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優異特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術。蒸發單元是OLED生產設備中重要的組成部分。支撐架和坩堝是蒸發單元的主要部件。支撐架需要高絕緣性并具備在高溫下不易變形、不釋放出氣體等特性，而坩堝則需要高純度、不與有機金屬潤濕，使用壽命長等特點，PBN環和OLED坩堝可以滿足可滿足其生產要求，并在多條OLED實際生產線中得到可應用驗證。