Un reactor químico KAUST que opera a temperaturas extremadamente altas podría mejorar la eficiencia y la economía de un proceso comúnmente utilizado en la industria de semiconductores. con beneficios para la industria química de Arabia Saudita.

La producción de semiconductores se basa en la epitaxia, un proceso que crea materiales monocristalinos de alta calidad depositando átomos en una oblea capa por capa, controlando el espesor con precisión atómica. El método más común de epitaxia es la deposición de vapor químico metalorgánico, o MOCVD. Vapores puros de moléculas orgánicas que contienen los átomos deseados, por ejemplo, el boro y el nitrógeno en el caso del nitruro de boro se inyectan en una cámara de reacción. Las moléculas se descomponen en una oblea calentada para dejar los átomos del semiconductor en la superficie, que se unen entre sí y con la oblea para formar una capa de cristal.

Doctor. El estudiante Kuang-Hui Li y un equipo dirigido por Xiaohang Li en KAUST están desarrollando un reactor MOCVD que puede operar eficientemente a temperaturas extremadamente altas para crear materiales y dispositivos de nitruro de boro y nitruro de aluminio de alta calidad particularmente prometedores para la electrónica flexible. optoelectrónica ultravioleta y electrónica de potencia.

La epitaxia del nitruro de boro y el nitruro de aluminio de alta calidad ha sido un gran desafío para el proceso MOCVD convencional, que suele operar por debajo de los 1200 grados centígrados. La epitaxia de estos materiales responde mejor a temperaturas superiores a los 1600 grados Celsius; sin embargo, los calentadores resistentes más comunes no son confiables a estas temperaturas.

Aunque los calentadores de inducción pueden alcanzar estas temperaturas, la eficiencia de calefacción del diseño convencional es baja. Debido a que la energía desperdiciada puede sobrecalentar la entrada de gas, debe colocarse lejos de la oblea, lo cual es problemático para el nitruro de boro y el nitruro de aluminio de alta calidad debido a la generación de partículas y la baja utilización de moléculas orgánicas.

El equipo de KAUST ha desarrollado una estructura de calentamiento por inducción innovadora y de bajo costo para resolver estos problemas. "Nuestro diseño puede ayudar a mejorar en gran medida la uniformidad de obleas de hasta 12 pulgadas y reducir la generación de partículas, que es crucial para la fabricación de dispositivos y materiales de alta calidad, ", dice Kuang-Hui." También nos permite descubrir nuevos materiales ".

Los resultados muestran un aumento significativo en la eficiencia de calefacción y una reducción de la energía desperdiciada. "Esta investigación de equipos involucra muchas disciplinas y es muy compleja. Sin embargo, La historia ha demostrado que la innovación en equipos es la clave para los avances científicos y la revolución industrial. ", dice Xiaohang Li." Un objetivo de la investigación es establecer actividades de fabricación de MOCVD que puedan integrarse en la enorme industria química de Arabia Saudita ".