Quarz-Hitzeschild

Der Quarz-Hitzeschild aus milchig-weißem Quarz ist eine fortschrittliche Wärmemanagement-Komponente, die speziell für den Einsatz in Hochtemperatur-SiC-Epitaxiesystemen entwickelt wurde. Im Vergleich zu transparentem Quarz bietet dieses Material eine bessere Isolierung, verbesserte Prozessstabilität und höhere Kosteneffizienz – ideal für die thermische Abschirmung in MOCVD- und CVD-Reaktionskammern.

Ⅰ. Materialzusammensetzung und wichtige physikalische Eigenschaften

● Material: Milchig-weißer Quarz (synthetisches Quarzglas mit verstreuten Mikrobläschen und Korngrenzen)

● Farbe und Aussehen: Durchscheinendes Weiß

● Wärmeleitfähigkeit: Aufgrund der inneren Blasenstruktur niedriger als bei transparentem Quarz

● Arbeitstemperatur: Stabil bis 1700°C

● Wärmeausdehnungskoeffizient: ~0.55 × 10⁻⁶ /K (wie transparenter Quarz)

● Hohe Temperaturwechselbeständigkeit

● Hervorragende chemische Reinheit: Spurenverunreinigungen (z. B. Al, Na) werden unter 1 ppm gehalten

Ⅱ. Schlüsselfunktionen in SiC-Epitaxieanwendungen

Milchig-weißer Quarz wird aufgrund der folgenden entscheidenden Vorteile speziell für SiC-Epitaxiereaktoren ausgewählt:

(1) Verbesserte Wärmedämmleistung

Infrarot-Strahlungsstreuung: Die inneren Blasen und Korngrenzen streuen die IR-Strahlung mehrfach, wodurch die Strahlungswärmeübertragung deutlich reduziert wird. Bietet bei 30–50 °C eine um 1500–1700 % bessere Isolierung als transparenter Quarz.

Geringe Wärmeleitfähigkeit: Die Verteilung der Mikrobläschen verringert den Wärmeverlust durch Leitung und optimiert so die gesamte Wärmeeffizienz.

(2) Hohe Temperaturbeständigkeit und Stabilität

Wärmeschockbeständigkeit: Obwohl es den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie klarer Quarz aufweist, hilft seine Mikrostruktur dabei, lokale Wärmespannungen zu absorbieren – ideal für schnelle Hoch-/Herunterfahrprozesse.

Kristallisationsbeständigkeit: In reduzierenden Atmosphären mit hohen Temperaturen (z. B. H₂) ist Milchquarz widerstandsfähiger gegen die Entglasung zu α-Cristobalit, wodurch das Bruchrisiko minimiert wird.

(3) Prozesskompatibilität und Ablagerungskontrolle

Reduzierte parasitäre Ablagerung: Seine Opazität mildert lokale Überhitzung, wodurch eine vorzeitige Zersetzung von Vorläufern (z. B. SiH₄, C₃H₈) auf Schildoberflächen verhindert wird.

Gleichmäßiges Temperaturfeld: Das Streuverhalten fördert eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Reaktionszone, was für die Gleichmäßigkeit der epitaktischen Schicht in SiC-Leistungsgeräten von entscheidender Bedeutung ist.

(4) Kosteneffizienz

Niedrigere Materialkosten: Milchig-weißer Quarz ist in der Regel günstiger als hochreiner transparenter Quarz und eignet sich daher gut als Verbrauchskomponente für Wärmedämmschichten.

(5) Wartung und Hinweise

Reinheitssicherung: Sorgen Sie für extrem niedrige Verunreinigungsgrade (Al, Na < 1 ppm), um eine Kontamination der epitaktischen SiC-Oberfläche zu vermeiden.

Lebenszyklusmanagement: Nach längerem Gebrauch (normalerweise > 1000 Stunden) kann die Koaleszenz von Mikrobläschen die Wärmeleistung beeinträchtigen – ein regelmäßiger Austausch wird empfohlen.

Typische Anwendungen

✔SiC MOCVD- und CVD-Reaktoren

✔Epitaktisches Wachstum von SiC-Leistungshalbleitern

✔Hochtemperatur-Diffusions- und Abscheidungskammern

✔Thermische Abschirmung in Vakuum-/Inertgasumgebungen