TAC estalitako grafitoaren piezak aplikatzea kristal labe bakarrean

ren aplikazioaTaC estalitako grafito zatiakKristaleko labe bakarrean

/ 1

SiC eta AlN kristal bakarren hazkuntzan, lurrun-garraio fisikoaren (PVT) metodoa erabiliz, osagai erabakigarriak, hala nola arragoa, hazien euskarria eta gida-eraztunak ezinbestekoak dira. 2. Irudian [1] irudikatzen den bezala, PVT prozesuan zehar, hazi-kristala tenperatura baxuagoko eskualdean kokatzen da, eta SiC lehengaia tenperatura altuagoetara jasaten da (2400 ℃-tik gora). Horrek lehengaiaren deskonposizioa dakar, SiXCy konposatuak ekoizten ditu (batez ere Si, SiC₂, Si₂C, etab. barne). Ondoren, lurrun faseko materiala tenperatura altuko eskualdetik tenperatura baxuko eskualdeko hazi-kristalera garraiatzen da, eta ondorioz, hazi-nukleoak sortzen dira, kristalen hazkuntza eta kristal bakarren sorreran. Hori dela eta, prozesu honetan erabiltzen diren eremu termikoko materialek, hala nola arragoa, fluxuaren gida-eraztunak eta hazi-kristalen euskarria, tenperatura altuko erresistentzia erakutsi behar dute SiC lehengaiak eta kristal bakarrak kutsatu gabe. Era berean, AlN kristalen hazkuntzan erabiltzen diren berogailu-elementuek Al lurruna eta N₂ korrosioa jasan behar dute, eta tenperatura eutektiko altua dute (AlNrekin) kristalak prestatzeko denbora murrizteko.

SiC [2-5] eta AlN [2-3] prestatzeko TaC estalitako grafitozko eremu termikoko materialak erabiltzeak karbono (oxigenoa, nitrogenoa) eta beste ezpurutasun gutxieneko produktu garbiagoak lortzen dituela ikusi da. Material hauek ertz-akats gutxiago eta erresistentzia txikiagoa erakusten dituzte eskualde bakoitzean. Gainera, mikroporoen eta akuaforte-hobien dentsitatea (KOH akuafortearen ondoren) nabarmen murrizten da, kristalen kalitatea nabarmen hobetzea ekarriz. Gainera, TaC arragoak pisu galera ia zero erakusten du, itxura ez-suntsitzailea mantentzen du eta birziklatu daiteke (200 ordurainoko bizitzarekin), horrela kristal bakarreko prestaketa prozesuen iraunkortasuna eta eraginkortasuna hobetuz.

IRUDIA. 2. (a) SiC kristal bakarreko lingoteak hazteko gailuaren diagrama eskematikoa PVT metodoaren bidez

(b) Goiko TaC estalitako haziaren euskarria (SiC hazia barne)

(c) TAC estalitako grafito gida eraztuna

MOCVD GaN Epitaxial Geruza Hazkunde Berogailua

ZATIA/2

MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) GaN hazkuntzaren alorrean, film meheen lurrun epitaxialaren hazkuntzarako teknika erabakigarria den deskonposizio organometalikoko erreakzioen bidez, berogailuak ezinbesteko zeregina du erreakzio-ganberaren tenperaturaren kontrol zehatza eta uniformetasuna lortzeko. 3 (a) irudian azaltzen den bezala, berogailua MOCVD ekipoaren oinarrizko osagaitzat hartzen da. Substratua epe luzeetan azkar eta uniformeki berotzeko duen gaitasunak (hozte-ziklo errepikatuak barne), tenperatura altuak jasateko (gasaren korrosioari aurre egitea) eta filmaren garbitasuna mantentzea zuzenean eragiten du filmaren deposizioaren kalitatean, lodieraren koherentzian eta txiparen errendimenduan.

MOCVD GAN Hazkunde Sistemen berogailuaren errendimendua eta birziklapena hobetzeko, TAC estalitako grafito berogailuak sartzeak arrakasta izan du. TAC berogailuak erabiliz, Gan berogailuak erabiltzen dituzten ohiko berogailuekin kontrastatzea, TAC berogailuak erabiliz, kristal-egitura ia berdinak, lodiera uniformetasuna, berezko akatsak eratzea, garbitasun dopina eta kutsadura maila. Gainera, TAC estaldurak erresistentzia baxua eta gainazaleko emisibotasuna erakusten ditu, berogailuaren eraginkortasuna eta uniformetasuna hobetuz, eta, horrela, energia kontsumoa eta bero galera murrizten dira. Prozesuen parametroak kontrolatuz, estalduraren porositatea egokitu daiteke berogailuaren erradiazioaren ezaugarriak hobetzeko eta bere bizitza luzatzeko [5]. Abantaila horiek Tac estalitako grafito berogailuak ezartzen dituzte aukera bikain gisa MOCVD GAN hazkunde sistemetarako.

IRUDIA. 3. (a) GaN epitaxiaren hazkuntzarako MOCVD gailuaren diagrama eskematikoa

(b) MOCVD konfigurazioan instalatutako TAC estalitako grafitozko berogailu moldatua, oinarria eta euskarria izan ezik (berokuntzan oinarria eta euskarria erakusten dituen ilustrazioa)

(c) TAC estalitako grafito-berogailua 17 GaN epitaxiaren hazkundearen ondoren. 

Epitaxiarentzako estalitako susmoa (wafer garraiolaria)

ZATIA/3

Wafer garraiolaria, SIC, ALN eta Gan bezalako hirugarren mailako erdieroaleen ogitoreak prestatzeko erabiltzen den egiturazko osagai erabakigarria funtsezkoa da. Grafitoz egina da normalean, ogitartekoa SIC-rekin estalita dago, prozesuko gasetatik korrosioari aurre egiteko 1100 eta 1600 ºC-ko tenperatura epituxialen barruan. Estaldura babesgarrien korrosioarekiko erresistentziak nabarmen eragiten du ogitartekoaren bizitzan. Emaitza esperimentalek frogatu dute TACek korrosio-tasa duela gutxi gorabehera SIC baino 6 aldiz motelagoa dela ikusgai tenperatura handiko amoniakoa jasaten denean. Tenperatura handiko hidrogeno inguruneetan, TAC korrosio tasa SIC baino 10 aldiz motelagoa da.

Froga esperimentalek frogatu dute Tac-ekin estalitako erretiluak Blue Gan MOCVD prozesu urdinean bateragarritasun bikaina erakusten dutela ezpurutasunak sartu gabe. Prozesu mugatuko doikuntzak, TAC garraiolariek hazitako LEDek errendimendu eta uniformetasun konparagarriak erakusten dituzte ohiko SIC garraiolariak erabiliz. Horrenbestez, TAC estalitako ogitartekoen zerbitzu-bizitza grafito gerriko gerriko eta estalitako garraioen gainditzen da.

Irudia. Wafer erretilua Gan Epitarxo Grown MOCVD gailuan erabili ondoren (Veeco P75). Ezkerreko bat TAC-ekin estalita dago eta eskuinaldean dagoena SICrekin estalita dago.

Ohiko prestaketa metodoaTaC estalitako grafitozko piezak

/ 1

CVD (Lurrun Kimikoen Deposizioa) metodoa:

900-2300 ℃-tan, TACL5 eta CNHM erabiliz tantalum eta karbono iturri gisa, giroa murrizteko, Ar₂as Carrier Gas, erreakzio depositiba filma. Prestatutako estaldura trinkoa, uniformea ​​eta garbitasuna da. Hala ere, badaude zenbait arazo konplikatuak, kostu garestia, aire-fluxu zaila eta deposizio txikiko eraginkortasuna.

ZATIA/2

Minda sinterizatzeko metodoa:

Karbono iturria, tantalioa, sakabanatua eta aglutinatzailea dituen minda grafitoan estali eta tenperatura altuan sinterizatu egiten da lehortu ondoren. Prestatutako estaldura orientazio erregularrik gabe hazten da, kostu baxua du eta eskala handiko ekoizpenerako egokia da. Aztertu behar da grafito handietan estaldura uniforme eta osoa lortzea, euskarriaren akatsak ezabatzea eta estalduraren lotura-indarra areagotzea.

ZATIA/3

Plasma ihinztatzeko metodoa:

TaC hautsa plasma-arkuaren bidez urtzen da tenperatura altuan, abiadura handiko jet bidez tenperatura altuko tantetan atomizatu eta grafitozko materialaren gainazalean ihinztatzen da. Hutsean ez den oxido-geruza osatzea erraza da eta energia-kontsumoa handia da.

TAC estalitako grafito piezak konpondu behar dira

/ 1

Lotura-indarra:

Hedapen termikoaren koefizientea eta TaC eta karbono materialen arteko beste propietate fisikoak desberdinak dira, estalduraren lotura-indarra baxua da, zaila da pitzadurak, poroak eta estres termikoa saihestea, eta estaldura erraza da usteldura duen benetako atmosferan kentzea. igoera- eta hozte-prozesu errepikatua.

ZATIA/2

Garbitasuna:

TAC estaldura ultra-altua izan behar da tenperatura altuko baldintzetan ezpurutasunak eta kutsadura ekiditeko, eta edukiaren estandar eraginkorrak eta karakterizazio estandarrak eta berezko ezpurutasunak gainazalean eta estalduraren barruan adostu behar dira.

ZATIA/3

Egonkortasuna:

Tenperatura altuko erresistentzia eta 2300 ℃-tik gorako atmosfera kimikoen erresistentzia dira estalduraren egonkortasuna probatzeko adierazle garrantzitsuenak. Zuloak, pitzadurak, falta diren ertzak eta orientazio bakarreko ale-mugak errazak dira gas korrosiboak grafitoan sartzea eta barneratzea, eta estalduraren babesaren hutsegitea eragiten du.

ZATIA/4

Oxidazioarekiko erresistentzia:

TAC 500 baino gehiago dagoenean TA2O5 oxidatzen hasten da, eta oxidazio tasa nabarmen handitzen da tenperatura eta oxigeno kontzentrazioarekin. Gainazaleko oxidazioa aleen mugetatik eta ale txikietatik hasten da, eta pixkanaka-pixkanaka-pixkanaka kristalak eta hautsitako kristalak osatzen ditu, ondorioz, hutsune eta zulo ugari eta oxigeno infiltrazioa areagotu egiten da estaldura estutu arte. Lortzen den oxido geruzak eroankortasun termiko eskasa eta kolore askotariko itxura du.

ZATIA/5

Uniformetasuna eta zimurtasuna:

Estalduraren gainazalaren banaketa irregularrak tokiko tentsio termikoaren kontzentrazioa ekar dezake, pitzadura eta haustura arriskua areagotuz. Gainera, gainazaleko zimurtasunak zuzenean eragiten du estalduraren eta kanpoko ingurunearen arteko elkarrekintzan, eta zimurtasun handiegiak erraz eragiten du oblearekin marruskadura handitzea eta eremu termiko irregularra.

/ 6

Alearen tamaina:

Grain tamaina uniformeak estalduraren egonkortasuna laguntzen du. Alearen tamaina txikia bada, lotura ez da estua, eta erraza da oxidatu eta koordinatuta, alearen ertzean pitzadura eta zulo ugari sortuz, estalduraren babes-errendimendua murrizten duena. Alearen tamaina handiegia bada, nahiko latza da eta estaldura erraza da estres termikoaren azpian.

Ondorioa eta Prospektua

Oro har,TAC estalitako grafito piezakMerkatuan eskari izugarria eta aplikazio aukera zabala ditu, korronteaTaC estalitako grafitozko piezakFabrikazio nagusiak CVD TAC osagaietan oinarritzea da. Hala ere, CVD TAC ekoizpen ekipoen kostu handia eta gordailuen eraginkortasun mugatua dela eta, SIC estalitako grafito material tradizionalak ez dira erabat ordezkatu. Sinterminatzaile metodoak lehengaien kostua modu eraginkorrean murriztu dezake, eta grafitoen forma konplexuetara egokitu daiteke, aplikazio eszenatoki desberdinen beharrak asetzeko.