β-SiC粉體中常見金屬雜質的亞臨界水熱去除工藝

王 波，段曉波,3，鄧麗榮,3，王嘉博,3，陸樹河,3，王曉剛,3

(1.西安科技大學材料科學與工程學院，西安 710000；2.陜西省硅鎂產業節能與多聯產工程技術研究中心，西安 710000；3.咸陽新能源材料產業技術研究院，咸陽 712000)

0 引 言

碳化硅(SiC)作為第三代寬帶隙半導體的代表材料之一,具有極為優良的理化性能。與第一代半導體硅(Si)和第二代半導體砷化鎵(GaAs)等單晶材料相比，SiC具有禁帶寬度大、熱導率高、電子飽和漂移速率大、臨界擊穿電場高和相對介電常數低等特點[1]，在高頻、大功率、耐高溫、抗輻射半導體器件及紫外探測器和短波發光二極管等方面具有廣闊的應用前景[2-3]。

半導體晶圓對原料粉體的純度要求極為苛刻，金屬雜質會沉積在籽晶表面導致晶體出現的缺陷和空洞明顯增多，甚至在被污染的籽晶表面的晶體生長會被抑制或停止，嚴重影響晶體質量[4]。超細β-SiC粉體主要應用于半導體芯片設備用陶瓷器件，其對原料粉體的純度要求極高。目前半導體材料所使用的SiC原料主要來源于氣相法合成，成本高昂。受制于經濟效益問題，目前工業上制備SiC粉體主要采用碳熱還原法，產物中含有較多的金屬雜質[5-6]，必須尋找合適的方法去除其中的金屬雜質，以期得到高純的SiC粉體。物理除雜方法多采用磁鐵除雜，這對于痕量元素的去除有天然缺陷，所以工業上多考慮化學法除雜。茆福煒[7]在80 ℃條件下用鹽酸處理SiC微粉，趙平等[8]利用鹽酸和草酸混合溶液常溫下潤浸處理金屬雜質，孫毅等[9]在85 ℃條件下利用硫酸和硝酸去除鐵雜質,付仲超[10]在超聲條件下利用HF除雜。……