中國粉體網訊  20世紀50年代起半導體材料開始發(fā)展，至今為止開啟了第三代半導體的時代。碳化硅（SiC）憑借眾多優(yōu)良性能，使其成為基于寬帶隙半導體的高溫、高電壓、大功率、高頻電子器件和傳感器的襯底上的理想材料。與此同時，近年來制備高純度SiC粉已經成為半導體領域的研究熱點。

C粉的純度將直接影響SiC粉的純度

現(xiàn)階段SiC晶體生長的主要方法仍為物理氣相傳輸法（PVT），而PVT生長高純SiC晶體的關鍵就在生長環(huán)境和粉料的純度，因為其中包含的雜質會直接影響生長晶體的電學特性。而制備SiC粉的原料為高純Si粉和高純C粉，C粉的純度將直接影響SiC粉的純度。

來源：頂立科技

碳化硅單晶用高純石墨粉

碳粉生產中使用的原料通常包括鱗片石墨、石油焦和微晶石墨。石墨純度越高，使用價值越高。

高純石墨粉作為碳化硅單晶的原材料，屬于消耗品。碳化硅單晶用高純石墨粉除了對碳含量有一定要求外，特別的對硼、鋁、釩這三個關鍵元素要嚴格控制，因為這三個元素容易替換Si和C原子，影響能帶結構，通過釋放電子或空穴對電阻率產生重要影響。另外，高純半絕緣碳化硅單晶制備對石墨粉中氮濃度必須嚴格控制，因為N是碳化硅單晶中的淺施主雜質，氮濃度超標會增加制備半絕緣碳化硅單晶的難度。

頂立科技牽頭制訂的《碳化硅單晶用高純石墨粉》行業(yè)標準中，對相關理化指標作了如下要求：

碳粉如何實現(xiàn)高純度？

石墨提純方法可分為物理方法和化學方法。物理提純方法包括浮選和高溫提純，而化學提純方法包括酸堿法、氫氟酸法和氯化物焙燒法。

石墨提純方法

其中，高溫提純法是利用石墨具有高熔點和高沸點這一性質，根據雜質與石墨熔沸點的差異性進行提純的。具體方法是：在石墨化的石墨坩堝中加入待提純的石墨粉，利用特定設備升溫至2700℃，石墨中沸點低的雜質被氣化排出，石墨被純化，純度可達到4N5及更高的純度。

高純碳粉關鍵技術是微量雜質去除技術，結合化學提純與高溫提純的特點，采用獨特的分段式復合高溫熱化學提純工藝，實現(xiàn)高純碳粉材料的提純，產品純度可到6N以上。

高純碳粉生產現(xiàn)狀

目前，國外有德國西格里和美國美爾森等企業(yè)，已掌握高純碳粉提純工藝，國內頂立科技已掌握6N碳粉的提純工藝。

楚江新材子公司頂立科技是國家工信部第三批專精特新“小巨人”企業(yè)、國家級“專精特新”重點小巨人企業(yè)。公司以國家重大需求為牽引，攻克了長期制約我國熱工裝備及新材料領域的重大關鍵核心技術，取得了一系列科技成果，為中國的衛(wèi)星、大飛機、高鐵等事業(yè)做出了重要貢獻，已成為國家航天航空、國防軍工等領域特種熱工裝備的核心研制單位。

頂立科技已攻克超高純碳粉制備工藝，可用于第三代半導體材料—碳化硅的生產，且已實現(xiàn)小批量生產。目前公司正加快推進高純碳粉產業(yè)化進程，并積極圍繞“四高兩涂”開展相關技術和產品的研發(fā)。

小結

未來伴隨我國新能源汽車、5G通訊、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網、航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展，我國碳化硅材料產業(yè)規(guī)模和產業(yè)技術將得到進一步提升，高純碳粉的需求、生產質量要求也將隨之提高。

參考資料：

龍振等.第三代半導體生產應用“四高兩涂”碳基材料的技術現(xiàn)狀

李金懋等.晶質石墨純化技術研究現(xiàn)狀與展望

行業(yè)標準.碳化硅單晶用高純石墨粉

（中國粉體網編輯整理/黑金）

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