[发明专利]SiC多孔烧结体的制备方法、SiC多孔烧结体和SiC晶体

说明书

本发明涉及碳化硅烧结体技术领域，具体而言，涉及SiC多孔烧结体的制备方法、SiC多孔烧结体和SiC晶体。SiC多孔烧结体的制备方法包括：将碳粉、硅粉和粘结剂混合造粒并压制成型后进行加热固化，而后再进行煅烧。该制备方法在原料合成形成SiC的过程中直接形成具有晶体生长的多孔结构，使得形成的SiC多孔烧结体可以直接用于物理气相沉积生长晶体，可以避免进行粉料填装以及二次烧结等工序，提高了生产产率。

技术领域

本发明涉及碳化硅烧结体技术领域，具体而言，涉及SiC多孔烧结体的制备方法、SiC多孔烧结体和SiC晶体。

背景技术

碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场以及高抗辐射能力等特点。目前，碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，该生长方式已经被证明是SiC晶体最成熟的生长方法。其操作一般是：将SiC粉料加热到2300℃左右，在氩气等惰性气体的气氛下，使得SiC升华结晶形成块状晶体，而在此晶体生长需要合适堆积密度的高纯SiC粉体作为源。目前，规模化生产的SiC粉体的通用方法是用Si粉和C粉混合，而后通过自蔓延合成方法生成SiC粉体。该方法生产出的粉体粒度均匀，但若直接用于晶体生长的话，容易在晶体中产生包裹物。所以在进行物理气相沉积法生长晶体之前，需要对SiC粉体进行预烧结，预烧后的粉体结成块状，而后该块状的物料则可以用于物理气相沉积法生长晶体。该方法处理后的粉体可以较好的避免碳包裹物在晶体中的产生。

综上所述，可以看出现有技术利用物理气相沉积法生长晶体时，需要先制备好SiC粉体后，再对SiC粉体进行预烧结，而后才能进行物理气相沉积生长晶体，该过程操作繁琐，需要进行粉料填装以及二次烧结等过程。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供SiC多孔烧结体的制备方法、SiC多孔烧结体和SiC晶体。本发明实施例提供的制备方法，在原料合成形成SiC的过程中直接形成具有晶体生长的多孔结构，使得形成的SiC多孔烧结体可以直接用于物理气相沉积生长晶体，可以避免进行粉料填装以及二次烧结等工序，提高了生产产率。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种SiC多孔烧结体的制备方法，包括：将碳粉、硅粉和粘结剂混合造粒并压制成型后进行加热固化，而后再进行煅烧。

在可选的实施方式中，加热固化的条件为：温度为200-400℃，时间为0.5-5小时。

在可选的实施方式中，煅烧的条件为：温度为2000-2500℃，时间为0.5-5小时。

在可选的实施方式中，所述碳粉和所述硅粉的粒径均为10微米-2毫米。

在可选的实施方式中，所述粘结剂为水溶性树脂，优选为聚乙烯醇树脂。

在可选的实施方式中，混合造粒前，将所述粘结剂与溶剂混合形成粘结剂溶液；

优选地，所述粘结剂溶液的固含量为8-10％。

在可选的实施方式中，所述硅粉、所述碳粉和所述粘结剂溶液的质量比为7:3:1-3。

在可选的实施方式中，混合造粒的过程包括：将所述硅粉和所述碳粉混合均匀磨后，均匀喷洒所述粘结剂溶液，得到粒径均一的球粒；

优选地，所述球粒的粒径为1-3毫米；

优选地，压制成型后得到的形状为圆柱形、圆饼形、环形以及块状。

第二方面，本发明提供一种SiC多孔烧结体，其通过前述实施方式任一项所述的SiC多孔烧结体的制备方法制备得到。

第三方面，本发明提供一种SiC晶体，其采用物理气相沉积法直接利用前述实施方式所述SiC多孔烧结体做为生长原料生长SiC晶体。