ООО Ганьсу Хуажуй Хунчэн Технологии новых материалов

Технология получения порошка карбида кремния высокой чистоты: ход исследований и промышленное применение процесса очистки от примесей В качестве синтетического сырья используется порошок карбида кремния (SiC), и его чистота напрямую влияет на качество роста и электрические свойства монокристаллов карбида кремния. В последние годы получение порошка карбида кремния высокой чистоты постепенно стало горячей точкой исследований в области выращивания монокристаллов карбида кремния. Для выращивания монокристалла SiC методом PVT требуется высокая чистота порошка SiC, которая обычно достигает уровня 5N (чистота ≥99,999%). Однако в процессе приготовления порошка SiC из-за обработки углеродного порошка, кремниевого порошка и графитового тигля, неполной реакции сырья и процесса последующей обработки порошка легко вводить различные примеси, такие как C, Si, SiO₂, Fe, Al, N и B и другие металлические или неметаллические примеси. Присутствие этих примесей не только повлияет на физические и химические свойства порошка SiC, но также повлияет на качество кристаллов и электрические свойства впоследствии выращенных монокристаллов SiC. Поэтому для обеспечения чистоты синтезированного порошка SiC крайне важно его очистить. 1. Удаление углерода из порошка карбида кремния. 1. Метод окисления заключается в нагреве синтезированного порошка SiC до 700-900 ° C для высокотемпературного прокаливания и использовании реакции между углеродом и кислородом воздуха для образования CO и CO₂, так что свободный C в порошке SiC отделяется от порошка SiC в виде газа, тем самым достигая цели удаления углерода. Для порошка карбида кремния микронного размера с относительно небольшим размером частиц из-за высокой удельной поверхности порошка карбид кремния легче окисляется при высокотемпературном удалении углерода, что приводит к внедрению новых примесей в диоксид кремния. Чтобы решить эту проблему, мы не можем просто полагаться на увеличение времени окисления или повышение температуры окисления для достижения полного удаления углерода. Удаление окислительного углерода — относительно простой, экономичный, экологически чистый и эффективный метод удаления углерода. Он широко используется для удаления свободного углерода из порошка SiC. Однако необходимо контролировать температуру и время удаления углерода, чтобы избежать таких проблем, как серьезное окисление, вызванное чрезмерной температурой. 2. Метод флотации использует характеристики различных поверхностей различных веществ, смачиваемых жидкими средами, для разделения и флотации минералов на основе различных углов контакта между частицами. Существуют различные формы адгезии между примесным углеродным порошком и порошком SiC в порошке. Один из них основан на поверхностной силе для физического прилипания к частицам SiC. Этот метод адгезии делает взаимодействие между углеродным порошком и порошком SiC слабым. При этом порошок SiC гидрофильен, а углерод гидрофобен. Следовательно, благодаря различной гидрофильности SiC и углерода можно выполнить операцию удаления углерода флотацией. Рабочий цикл флотационного удаления углерода длительный, и большинство используемых флотореагентов представляют собой химические реагенты, оказывающие определенное вредное воздействие на окружающую среду. Дисперсионная среда также может нанести некоторый потенциальный вред операторам из-за ее высокой токсичности. Более того, из-за небольшого размера частиц порошка карбида кремния порошок карбида кремния захватывается свободным углеродом, что приводит к потере сырья. 3. Основной принцип разделения воздушных потоков основан на разнице в скорости взвешивания материалов и примесей. То есть под действием воздушного потока твердые частицы с большей плотностью имеют более высокую скорость осаждения и движутся ближе, а частицы с меньшей плотностью имеют меньшую скорость осаждения и движутся дальше. Метод разделения воздушного потока позволяет удалять примеси из порошка карбида кремния в больших количествах. При этом оборудование просто в эксплуатации, стоимость ниже, чем у других методов, отсутствуют экологические проблемы. Однако эффективность удаления углерода невысока. Для получения порошка карбида кремния высокой чистоты необходима дальнейшая обработка. Удаление углерода из порошка SiC не должно основываться исключительно на одном методе. Для комбинированной обработки можно использовать несколько процессов: сначала порошок измельчают, чтобы полностью обнажить обернутый углерод; затем деионизированную воду используют для простой флотации для первоначального удаления свободного углерода; после сушки его нагревают и окисляют для эффективного удаления остаточных примесей углерода. Синергия нескольких методов может помочь значительно повысить эффективность удаления примесей и повысить чистоту порошка SiC. 2. Удаление других примесей из порошка карбида кремния. Обработка углеродного порошка, кремниевого порошка и графитовых тиглей, а также измельчение порошка SiC неизбежно приводит к появлению некоторых металлических примесей, таких как Al, Fe и Mn. Эти примеси существуют в виде оксидов или ионов металлов в порошке SiC и оказывают большое влияние на электрические свойства SiC. Примеси напрямую влияют на качество роста кристаллов, особенно в порошках, используемых для выращивания кристаллов SiC. Поэтому удаление металлических примесей особенно важно. 1. Метод магнитной сепарации — это метод, который использует магнетизм металла для приложения магнитной силы к порошку для перемещения металлических примесей и отделения их от порошка SiC. В основном используется для удаления железосодержащих примесей и магнитных минералов. Электромагнитное обезжелезивание имеет высокую эффективность и автоматизацию, что отвечает потребностям промышленного производства. Однако эффект электромагнитного удаления железа не идеален для примесей с низким содержанием железа или слабым магнетизмом. 2. Высокотемпературный метод в основном использует высокотемпературные энергонезависимые характеристики SiC. Посредством высокотемпературного прокаливания легкоплавкие металлические или неметаллические примеси из порошка SiC выводятся в виде газификации, тем самым очищая порошок SiC. Высокотемпературный метод является распространенным методом удаления примесей, который в настоящее время используется для синтеза порошка SiC высокой чистоты. Однако необходимо уделять внимание контролю температуры удаления примесей во время процесса удаления примесей, чтобы избежать потери порошка SiC. 3. В методе травления используется кислотный растворитель для реакции с примесями металлов и оксидов в порошке SiC с образованием растворимых солей, которые затем промываются и сушатся водой для достижения эффекта удаления примесей. Например, элементарное железо, оксиды железа, SiO₂ и т. д. из порошка SiC можно удалить реакцией с соляной кислотой, серной кислотой, гидроксидом натрия или плавиковой кислотой. Метод травления обладает высокой эффективностью удаления металлических примесей, но после травления порошок SiC необходимо промыть водой до нейтрального состояния. Для этого этапа требуется большое количество воды, а различные кислоты, образующиеся в процессе удаления примесей, могут вызвать проблемы с окружающей средой. 4. Удаление примесей методом хлорирующего обжига заключается во введении специального газа для реакции с примесями в порошке карбида кремния с образованием хлорида и других примесей с более низкой температурой плавления и кипения, а затем в улетучении этих примесей в условиях высокой температуры и низкого давления для достижения эффекта очистки. Метод хлорирующего обжига имеет преимущества низкого энергопотребления и высокой эффективности удаления примесей, а также позволяет проводить глубокую очистку от примесей на очищенных порошках более высокой чистоты. Однако, поскольку присутствие хлоридов наносит большой ущерб очистному оборудованию, процесс недостаточно стабилен, а загрязнение окружающей среды серьезно, этот метод в настоящее время трудно применять в больших масштабах. Получение порошка карбида кремния высокой чистоты является ключевым звеном в производственной цепочке выращивания монокристаллов карбида кремния. Благодаря совместной оптимизации процессов удаления многочисленных примесей постоянное улучшение чистоты порошка SiC обеспечит надежную гарантию роста высококачественных монокристаллов карбида кремния и поможет качественному развитию полупроводниковой промышленности третьего поколения.

Качество подложки из карбида кремния скрыто в горстке порошка высокой чистоты. Чистота, примеси, концентрация примесей, размер частиц порошка — любые мельчайшие недостатки будут безжалостно усиливаться во время роста кристаллов. В настоящее время группа отечественных предприятий продолжает заниматься такими ключевыми аспектами, как синтез порошков, очистка и точный контроль размера частиц, и постепенно преодолевает технические барьеры. Основной материал из порошка карбида кремния высокой чистоты открывает коллективный технологический прорыв отечественных предприятий. 1. Шаньси Шуоке Кристалл Ко., Лтд. Компания Shanxi Shuoke Crystal Co., Ltd. занимается производством, исследованием и разработкой полупроводникового материала карбида кремния третьего поколения. Благодаря независимым инновациям и независимым исследованиям и разработкам компания полностью освоила производство оборудования для выращивания карбида кремния, процесс подготовки порошка карбида кремния высокой чистоты, а также процесс подготовки монокристаллической подложки из карбида кремния N-типа и полуизолирующей монокристаллической подложки из карбида кремния высокой чистоты, а также сформировала полный набор производственных линий для подготовки порошка карбида кремния, выращивания монокристаллов и обработки пластин. 2. Пекинская компания по производству полупроводников Тяньке Хэда, Лтд. Компания Beijing Tianke Heda Semiconductor Co., Ltd. была основана в 2006 году, ее штаб-квартира находится в районе Дасин, Пекин. Это одно из первых национальных высокотехнологичных предприятий в Китае, которое занимается исследованиями и разработками, производством и продажей полупроводниковых монокристаллических подложек из карбида кремния третьего поколения и сопутствующих товаров. Компания также является поставщиком подложек из карбида кремния с крупными производственными масштабами и широким ассортиментом продукции в области монокристаллических подложек из карбида кремния отечественного производства. Компания сформировала семь ключевых технологических систем с независимыми правами интеллектуальной собственности, включая производство печей для выращивания монокристаллов карбида кремния, синтез сырья, выращивание кристаллов, обработку кристаллов, обработку пластин, испытания на очистку и подготовку эпитаксиальных пластин, охватывая весь процесс производства материалов из карбида кремния. Порошок карбида кремния компании имеет чистоту до 99,9995% и имеет такие важные преимущества, как однородный размер частиц. Монокристаллические изделия из карбида кремния, выращенные с использованием этого сырья, получили высокое признание в отрасли. 3. Шаньдунская компания по передовым технологиям материалов Tianyue, Ltd. Tianyue Advanced — мировой лидер в области производства широкозонных полупроводниковых материалов. С момента своего создания компания сосредоточила свое внимание на исследованиях, разработке и промышленном внедрении высококачественных подложек из карбида кремния. Компания разработала порошковую реакционную камеру высокого вакуума, использовала графитовый материал высокой чистоты и разработала специальный реакционный процесс для получения частиц порошка карбида кремния чрезвычайно высокой чистоты и контроля концентрации основных электроактивных примесей в порошке ниже 0,05 частей на миллион. 4. Hesheng Silicon Industry Co., Ltd. Hoshine Silicon полностью освоила основные технологические процессы всей производственной цепочки, включая синтез сырья, выращивание кристаллов, обработку подложек и эпитаксию пластин из карбидокремниевых материалов, а также преодолела технические барьеры, связанные с ключевыми материалами (пористый графит, материалы покрытия) и оборудованием. Уровень выхода продукции из карбида кремния находится на лидирующем уровне среди отечественных компаний и сравнялся с уровнем ведущих международных компаний по ключевым техническим показателям. Компания продолжает усердно работать в области высококачественных порошков карбида кремния и успешно разработала керамические порошки карбида кремния сверхвысокой чистоты, которые могут удовлетворить потребности в порошках высокой чистоты, изготовленных по индивидуальному заказу в полупроводниках, термическом напылении, высокотемпературных конструкционных деталях и других областях, а также полуизоляционные порошки карбида кремния высокой чистоты, которые могут удовлетворить требования роста драгоценных кристаллов карбида кремния и оптических волноводных кристаллов. 5. Хэнань Чжунъи Чуансинь Девелопмент Ко., Лтд. Компания Henan Zhongyi Chuangxin Development Co., Ltd. финансируется совместно Pingdingshan Development Investment Holding Group Co., Ltd. и China Shenma Holding Group Co., Ltd. В настоящее время компания инвестировала в строительство проекта (Фаза I) с годовой производительностью 1000 тонн порошка карбида кремния высокой чистоты электронного качества, который может обеспечить годовой выпуск 500 тонн порошка карбида кремния высокой чистоты электронного качества. Чжунъи Чуансинь создал совместную лабораторию по производству полупроводников карбида кремния с Международным научно-техническим инновационным центром Ханчжоу при Чжэцзянском университете и компанией Lianke Semiconductor Co., Ltd., а также совместно с компанией Pingdingshan Yicheng New Materials Co., Ltd. создал национальную аккредитованную лабораторию микропорошка карбида кремния CNAS и Хэнаньский научно-исследовательский институт промышленности функциональных материалов карбида кремния с компанией Pingdingshan Yicheng New Materials Co., Ltd., постепенно формируя полную систему контроля качества продукции. Благодаря непрерывным исследованиям компания преодолела множество отраслевых проблем и сформировала ряд независимых прав интеллектуальной собственности на основные технологии. Уровень комплексного процесса достиг международного передового уровня, решая проблему долгосрочной зависимости моей страны от импорта полупроводниковых материалов из карбида кремния. В настоящее время чистота порошка карбида кремния высокой чистоты, разработанного Zhongyi Chuangxin, увеличена до 99,9999998% (8N8). Качество продукции является ведущим на международном уровне. Он особенно подходит для выращивания монокристаллических слитков карбида кремния толщиной 8 и 12 дюймов. Он имеет очевидные технические преимущества и может точно соответствовать потребностям приложений основных устройств в стратегических развивающихся отраслях, таких как новые энергетические автомобили и связь 5G. 6. Шаосинская компания Jingcai Technology Co., Ltd. Shaoxing Jingcai Technology Co., Ltd. является одним из отечественных предприятий, которое может производить порошок карбида кремния полупроводникового качества с размером частиц от субмикрона до миллиметра. Основная продукция компании включает поликристаллический порошок, графитовый порошок высокой чистоты, детали из графита высокой чистоты и графитовый войлок высокой чистоты для полупроводниковых монокристаллов карбида кремния третьего поколения, порошок сверхвысокой чистоты для высокоточных специальных керамических деталей из карбида кремния, необходимых для процессов производства полупроводников, а также терморегулирующие материалы и теплопроводящие наполнители, предназначенные для области 5G. Компания объединила усилия с первоклассными отечественными университетами для решения технических проблем и создала центр исследований и испытаний порошковых материалов высокой чистоты, а также базу по производству порошков карбида кремния сверхвысокой чистоты. Группа технологических исследований и разработок уже почти 20 лет занимается исследованиями и разработкой новых технологий выращивания искусственных кристаллов и материалов на основе кремния. Компания независимо разработала и освоила технологию синтеза поликристаллического порошка карбида кремния высокой чистоты на месте и получила более 10 национальных патентов на изобретения. 7. Компания новых материалов Сиань Бол, ООО. Xi’an Boer New Materials Co., Ltd. — национальное высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях, разработках, производстве и продаже высококачественного порошка и нитевидных кристаллов карбида кремния (SiC), а также продуктов их переработки. Это также профессиональное предприятие, которое самостоятельно изобретает и реализует промышленное производство порошка и нитевидных кристаллов кубического карбида кремния (β-SiC). Основной продукт компании, кубический карбид кремния, был одобрен Департаментом промышленности и информационных технологий провинции Шэньси и Национальным министерством промышленности и информационных технологий для включения в число ключевых новых материалов. Он широко используется в полупроводниковых чипах, электронной упаковке, высокотехнологичной керамике и других областях. Ее микропорошок SiC находится на переднем крае отрасли с точки зрения точной сортировки и обработки поверхности. 8. Шаньдунская компания по электронным технологиям Guojing, Ltd. Компания Shandong Guojing Electronic Technology Co., Ltd. была основана в 2018 году. Она представила команду экспертов мирового уровня в области кристаллических материалов карбида кремния и независимо разработала метод синтеза AD3S для производства порошка карбида кремния 5N, эффективно решая узкие места массового производства сырья из карбида кремния высокой чистоты. В то же время компания успешно разработала 6-дюймовую монокристаллическую печь из карбида кремния с двумя тиглями. Это первая в мире технология выращивания двух кристаллов в одной кристаллической печи одновременно. Он заполняет пробел в ключевом оборудовании в отечественной производственной цепочке, а технология достигла первоклассного международного уровня. Порошок карбида кремния высокой чистоты, производимый компанией, синтезируется по собственной технологии, чистота >99,999%, содержание таких элементарных примесей, как B, Al и P, составляет менее 1 ppm. Ассортимент продукции включает различные размеры частиц α-фазы и β-фазы и подходит для сырья для выращивания монокристаллов карбида кремния, а также прецизионных керамических компонентов из карбида кремния в полупроводниковом оборудовании и светодиодном оборудовании. 9. Технология Хунцзин Компания Zongjing Technology была основана в июне 2023 года и завершила предварительный раунд финансирования в октябре 2025 года. Штаб-квартира переехала в город Тунсян, Цзясин, и была зарегистрирована и начала работать компания Jiaxing Zongjing Technology Co., Ltd. Компания имеет опытную техническую команду по исследованиям и разработкам, а также команду по индустриализации. Он совместно решает ключевые проблемы с Чунцинским институтом зеленых интеллектуальных технологий Китайской академии наук и Чунцинским университетом почты и телекоммуникаций, а также стремится преодолеть технологию «застрявшей шеи», которая ограничивает развитие полупроводниковой промышленности моей страны. Компания разработала такие системы продуктов, как порошок карбида кремния, кристалл карбида кремния, монокристаллический/поликристаллический алмаз и алмазные композитные материалы для радиаторов с независимыми правами интеллектуальной собственности. В области материалов из карбида кремния компания преодолела основные технические барьеры синтеза порошков высокой чистоты. Ее флагманский продукт, порошок карбида кремния высокой чистоты, обладает преимуществами сверхвысокой чистоты (99,99999% и выше), сверхнизкого содержания кислорода (<0,3% масс.), однородного размера частиц (точно подобранного от нанометрового до микронного уровня) и однородной кристаллической формы (содержание 3C/4H >99,5%). 10. Нинбо Альфа Полупроводник Лтд. Ningbo Alpha Semiconductor Co., Ltd. — высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях, разработках, производстве и продаже полупроводниковых материалов из карбида кремния третьего поколения. Ее бизнес охватывает ключевые продукты, такие как порошок карбида кремния высокой чистоты, слитки и подложки. Компания была основана в 2018 году с уставным капиталом в 100 миллионов юаней, площадью 105 акров и площадью фабрики 4000 квадратных метров. В настоящее время построены линии по производству 6-дюймовых и 8-дюймовых подложек из карбида кремния, а также успешно разработан процесс производства 12-дюймовых подложек из карбида кремния. Чистота продукта в виде порошка α-SiC (N-типа) составляет ≥6,5N и используется для выращивания полупроводниковых проводящих монокристаллов карбида кремния третьего поколения; Чистота порошка α-SiC (полуизоляционного) составляет ≥6,5N и используется для выращивания полупроводниковых полуизолирующих монокристаллов SiC третьего поколения и слитков драгоценных камней муассанита; Продукты из порошка β-SiC (3C) имеют чистоту ≥4N и широко используются в областях карбидокремниевой керамики, таких как полупроводники, фотоэлектрические устройства и военная промышленность. 11. Китайская компания Silicon (Shandong) Silicon Aluminium New Materials Co., Ltd. Компания China Silicon (Shandong) Silicon Aluminium New Materials Co., Ltd. была основана в 2019 году и расположена в городе Цзинань, провинция Шаньдун. После многих лет научных исследований компания преодолела технические препятствия массового производства сверхтонкого порошка карбида кремния высокой чистоты газофазным методом (процесс CVD). Полученный порошок карбида кремния имеет фазу 3C β-типа, чистоту 4N-6N; частицы однородные, размер частиц в основном распределен между 200-1300 нанометрами, форма сферическая. От 5Н до 8Н8, от лабораторных исследований до крупномасштабного массового производства, отечественные компании ускоряют свои технологические прорывы в области порошка карбида кремния высокой чистоты. Каждый скачок в чистоте порошка означает дальнейший скачок в качестве выращивания монокристаллов карбида кремния, а также обеспечивает более прочную материальную основу для основных устройств в стратегически развивающихся отраслях, таких как новые энергетические транспортные средства, связь 5G и фотоэлектрические накопители энергии.

Чистота порошка карбида кремния (SiC), используемого в качестве синтетического сырья, напрямую влияет на качество роста и электрофизические свойства монокристаллов SiC. В последние годы получение порошка SiC высокой чистоты стало одним из ключевых направлений исследований в области выращивания монокристаллов SiC. Выращивание монокристаллов SiC методом физического переноса пара (PVT) предъявляет жесткие требования к чистоте исходного сырья SiC; как правило, необходима чистота уровня «5N» (≥99,999%). Однако в процессе получения материала легко могут возникать различные металлические и неметаллические примеси, такие как C, Si, SiO₂, Fe, Al, N и B. Источниками загрязнения служат операции по обработке порошков углерода и кремния, использование графитовых тиглей, неполное протекание реакций синтеза, а также этапы последующей обработки. Присутствие этих примесей влияет не только на физико-химические свойства исходного порошка SiC, но и на качество и электрофизические характеристики выращиваемых из него монокристаллов. Поэтому очистка имеет решающее значение для обеспечения требуемой чистоты синтезированного порошка SiC. I. Удаление углерода из порошка карбида кремния 1. Метод окисления заключается в прокаливании синтезированного порошка SiC при высоких температурах (700–900°C). В ходе этого процесса используется реакция углерода с кислородом воздуха с образованием CO и CO₂, что позволяет удалить свободный углерод из порошка SiC в газообразной форме. Однако в случае порошков SiC микронного размера с большой удельной площадью поверхности сам карбид кремния становится более склонным к окислению при высоких температурах удаления углерода, что приводит к появлению новых примесей диоксида кремния (SiO₂). Следовательно, простое увеличение времени или температуры окисления не является эффективным решением для полного удаления углерода. Окисление — это относительно простой, экономичный, экологически безопасный и высокоэффективный метод удаления свободного углерода из исходного сырья SiC. Тем не менее, необходим точный контроль температуры и продолжительности процесса, чтобы избежать таких проблем, как чрезмерное окисление, вызванное слишком высокими температурами. 2. Метод флотации основан на различиях в степени смачиваемости поверхностей различных веществ жидкой средой и позволяет разделять минералы на основе разницы краевых углов смачивания частиц. Углеродные примеси и порошок карбида кремния (SiC) демонстрируют различные механизмы адгезии; один из них основан на физическом сцеплении с частицами SiC под действием поверхностных сил, что обусловливает относительно слабое взаимодействие между углеродом и карбидом кремния. Кроме того, порошок SiC обладает гидрофильными свойствами, тогда как углерод — гидрофобными. Различие в смачиваемости SiC и углерода позволяет удалять углерод методом флотации. Однако процесс флотации для удаления углерода характеризуется длительным циклом и обычно требует применения химических реагентов, способных нанести вред окружающей среде. Используемые дисперсионные среды также могут представлять опасность для здоровья операторов из-за своей токсичности. Кроме того, из-за мелкодисперсности порошка карбида кремния частицы SiC могут захватываться свободным углеродом, что приводит к потерям сырья. 3. В основе принципа воздушной классификации (или воздушной сепарации) лежит различие в поведении материалов и примесей (взвешивании и осаждении) в потоке воздуха: под воздействием воздушного потока более плотные твердые частицы оседают быстрее и перемещаются на меньшие расстояния, тогда как менее плотные частицы оседают медленнее и перемещаются на большие расстояния. Воздушная классификация позволяет удалять примеси из порошка карбида кремния в промышленных масштабах; оборудование отличается простотой в эксплуатации, затраты на процесс относительно невелики по сравнению с другими методами, а экологические риски отсутствуют. Однако эффективность удаления углерода невысока, и для получения порошка карбида кремния высокой чистоты требуется дополнительная обработка. Использование только одного метода удаления углерода из порошка SiC, как правило, недостаточно; предпочтителен комбинированный подход. Сначала порошок измельчают для полного высвобождения инкапсулированного углерода. Затем для удаления свободного углерода применяют простую флотацию с использованием деионизированной воды. Наконец, после сушки материал подвергают термическому окислению для эффективного устранения остаточных углеродных примесей. Синергетический эффект от сочетания этих методов значительно повышает эффективность удаления примесей и чистоту порошка SiC. II. Удаление других примесей из порошка карбида кремния Такие процессы, как обращение с порошками углерода и кремния, использование графитовых тиглей, а также измельчение исходного сырья SiC, неизбежно приводят к попаданию в материал металлических примесей (например, Al, Fe, Mn). Эти примеси присутствуют в порошке SiC в виде оксидов или ионов металлов и существенно влияют на электрические свойства материала. Это особенно важно для сырья, используемого при выращивании кристаллов SiC, где примеси напрямую сказываются на качестве кристаллов; Поэтому удаление металлических примесей имеет первостепенное значение. 1. Магнитная сепарация основана на использовании магнитных свойств металлов: к порошку прикладывается магнитная сила для смещения и извлечения металлических примесей из материала SiC. Этот метод применяется преимущественно для удаления железосодержащих примесей и магнитных минералов. Электромагнитная очистка от железа отличается высокой эффективностью и степенью автоматизации, отвечая потребностям промышленного производства; однако она менее эффективна в отношении примесей с низким содержанием железа или слабыми магнитными свойствами. 2. Высокотемпературный метод использует тот факт, что SiC не является летучим веществом при высоких температурах. В процессе высокотемпературного прокаливания легкоплавкие металлические или неметаллические примеси испаряются и удаляются, обеспечивая тем самым очистку порошка SiC. Хотя этот метод широко распространен при синтезе порошка SiC высокой чистоты, он требует тщательного контроля температуры обработки для минимизации потерь самого порошка SiC. 3. Кислотное выщелачивание предполагает взаимодействие кислых растворителей с металлическими и оксидными примесями в порошке SiC с образованием растворимых солей, за чем следуют промывка водой и сушка для достижения чистоты. Такие примеси, как элементарное железо, оксиды железа и SiO₂, могут быть удалены путем взаимодействия с такими реагентами, как соляная кислота, серная кислота, гидроксид натрия или плавиковая кислота. Кислотное выщелачивание весьма эффективно для удаления металлических примесей; однако процесс требует промывки порошка SiC водой до нейтральной реакции, что влечет за собой значительный расход воды. Кроме того, использование различных кислот при очистке может создавать экологические проблемы. 4. Метод хлорирующего обжига для удаления примесей заключается в подаче определенных газов, вступающих в реакцию с примесями в порошке карбида кремния и образующих вещества (например, хлориды) с более низкими температурами плавления и кипения; затем эти примеси удаляются путем испарения в условиях высокой температуры и низкого давления. Этот метод обладает такими преимуществами, как низкое энергопотребление и высокая эффективность удаления примесей, что делает его пригодным для глубокой очистки порошков, уже прошедших предварительную обработку. Однако его широкое применение затруднено из-за значительного повреждения оборудования хлоридами, нестабильности процесса и сопутствующего сильного загрязнения окружающей среды. Получение порошка карбида кремния высокой чистоты является важнейшим звеном в производственной цепочке выращивания монокристаллов карбида кремния. Постоянное повышение чистоты порошка карбида кремния (SiC) за счет синергетической оптимизации различных процессов удаления примесей создаст надежную основу для выращивания высококачественных монокристаллов карбида кремния, тем самым способствуя качественному развитию индустрии полупроводников третьего поколения.