Nola lortu kalitate handiko kristal hazkuntza? - Sic Crystal Hazkunde labeak

1.. Zein da silizio karburoaren kristal hazkuntzaren oinarrizko printzipioa?

Silizio karburoaren kristalen hazkuntza labearen lan printzipioa sublimazio fisikoa da (PVT). Pvt metodoa da garbitasun handiko sic kristal hazteko metodo eraginkorrenetakoa. Eremu termikoaren, atmosferaren eta hazkunde parametroen kontrol zehatzaren bidez, silizio karburoaren kristal-hazkuntzaren labeak tenperatura altuetan funtziona dezake sublimazioa, gasaren transmisioaren eta kondentsazioaren kristalizazio prozesua osatzekoSic hautsa.

1.1 Hazkunde labearen lan printzipioa

● PVT metodoa

Pvt metodoaren muina silizio karburo hautsa sublimatzea da osagai gaseosoetan tenperatura altuetan, eta haziaren kristalean kondentsatu gasa fasearen transmisioaren bidez kristal egitura bakarra osatzeko. Metodo honek abantaila garrantzitsuak ditu tamaina handiko kristalak prestatzeko.

● Kristalaren hazkundearen oinarrizko prozesua

✔ Sublimazioa: Gurutzean SIC hautsa sublimatzen da SI, C2 eta SIC2 bezalako osagai gaseosoetan 2000 baino gehiagoko tenperatura altuetan.

✔ Garraioa: Gradiente termikoaren ekintzapean, osagai gaseosoak tenperatura altuko eremutik (hauts gunetik) tenperatura baxuko eremura (hazi kristalaren gainazala) transmititzen dira.

✔ Kondentsazio kristalizazioa: Osagai lurrunkorrak hazien kristal gainazalean prezipitatu eta zintzilikarioaren norabidean hazten dira kristal bakarra osatzeko.

1.2 Crystal Hazkundearen printzipio espezifikoak

Silizio karburo kristalen hazkunde prozesua hiru fasetan banatuta dago, elkarren artean estuki lotuta daudenak eta kristalaren azken kalitatean eragina dute.

✔ SIC hautsaren sublimazioa: Tenperatura handiko baldintzetan, SIC SIC (Silicon Carbide) silizio gaseoso bihurtuko da (SI) eta karbono gaseoso (C), eta erreakzioa honako hau da:

SIC (k) → SI (G) + C (G)

Eta bigarren mailako erreakzio konplexuagoak osagai gaseoso lurrunkorrak sortzeko (SIC2 adibidez). Tenperatura altua sublimazio erreakzioak sustatzeko beharrezko baldintza da.

✔ Gas fasearen garraioa: Osagai gaseosoak gurutzearen sublimazio gunetik garraiatzen dira, tenperatura gradientearen unitatean. Gasaren fluxuaren egonkortasuna deposizioaren uniformetasuna zehazten du.

✔ Kondentsazio kristalizazioa: Tenperatura baxuagoetan, osagai gaseoso lurrunkorrak haziaren kristalaren azalera konbinatzen dute kristal sendoak osatzeko. Prozesu honek termodinamika eta kristalografia mekanismo konplexuak dakartza.

1.3 Silizio karburoen kristal hazkuntzarako funtsezko parametroak

Kalitate handiko sic kristalek parametro hauen kontrol zehatza behar dute:

✔ Tenperatura: Sublimazio eremua 2000. urtera mantendu behar da. Hautsaren deskonposizio osoa ziurtatzeko. Hazi-eremuaren tenperatura 1600-1800 ℃-tan kontrolatzen da, deposizio tasa moderatua ziurtatzeko.

✔ Presioa: PVT hazkundea normalean 10-20 Torr-ko presio baxuko ingurunean egiten da, gasaren fasearen garraioaren egonkortasuna mantentzeko. Presio altua edo oso baxua izango da kristal hazkunde tasa azkarrera edo akatsak handitzea.

✔ Giroa: Erabili garbitasun handiko argon garraiolari gas gisa erreakzio prozesuan kutsadura ez izateko. Giroaren garbitasuna funtsezkoa da kristal akatsak ezabatzeko.

✔ Ordua: Crystal Hazkunde denbora normalean hamarnaka ordu izaten da hazkunde uniformea ​​eta lodiera egokia lortzeko.

2. Zer da silizio karburoaren kristalen hazkuntza labearen egitura?

Silizio karburoaren kristalaren hazkuntza labearen egituraren optimizazioak tenperatura handiko berogailuan, atmosferaren kontrola, tenperatura eremuaren diseinua eta jarraipen sistema ditu ardatz.

2.1 Hazkunde labearen osagai nagusiak

● Tenperatura handiko berokuntza sistema

✔ Erresistentziaren berogailua: tenperatura altuko erresistentzia alanbrea erabili (adibidez, molibdenoa, tungstenoa) zuzenean energia energia emateko. Abantaila tenperatura kontrolatzeko zehaztasuna da, baina bizitza tenperatura altuan mugatuta dago.

✔ Indukzio berogailua: Eddy uneko berogailua gurutzilan sortzen da indukzio bobina baten bidez. Eraginkortasun handiko eta harremanik gabeko abantailak ditu, baina ekipoen kostua nahiko altua da.

● Grafito Gurutze eta Substratu Seed Station

✔ Garbitasun handiko grafito grafikoak tenperatura handiko egonkortasuna bermatzen du.

✔ Hazien estazioaren diseinuak bi aire-fluxuaren uniformetasuna eta eroankortasun termikoa kontuan hartu behar ditu.

● Atmosfera kontrolatzeko gailua

✔ Gas handiko gasaren entrega sistema eta presio arautzen duen balbula arautzen ditu erreakzio ingurunearen garbitasuna eta egonkortasuna bermatzeko.

● Tenperatura eremuaren uniformetasunaren diseinua

✔ Hormako lodiera, berogailu elementuen banaketa eta bero ezkutuaren egitura optimizatuz, tenperaturaren eremuaren banaketa uniformea ​​lortzen da, estres termikoaren eragina kristal gainean murriztuz.

2.2 Tenperatura Eremua eta Gradientearen Diseinu Termikoa

✔ Tenperatura eremuaren garrantzia uniformetasuna: Tenperatura irregularraren eremuak bertako hazkunde tasa eta akats desberdinak ekarriko ditu kristal barruan. Tenperatura-eremuaren uniformetasuna asko hobetu daiteke Simetria Annmetriako Diseinuaren eta Bero Shield optimizazioaren bidez.

✔ Gradiente termikoaren kontrol zehatza: Egokitu berogailuak banatzea eta bero ezkutuak erabili eremu desberdinak bereizteko tenperatura desberdintasunak murrizteko. Gradiente termikoek eragin zuzena dutelako kristal lodiera eta gainazalaren kalitatean.

2.3 Kristalaren hazkunde prozesurako jarraipen sistema

✔ Tenperatura Jarraipena: Erabili zuntz optikoko tenperatura sentsoreak sublimazio gunea eta hazia gunea denbora errealean kontrolatzeko. Datuen feedback sistemak berogailuaren potentzia automatikoki doitu dezake.

✔ Hazkunde-tasaren jarraipena: Erabili laser interferometria kristal azaleraren hazkunde-tasa neurtzeko. Konbinatu monitorizazioko datuak modelizazio algoritmoekin prozesua dinamikoki optimizatzeko.

3. Zer dira Silicon Carbide Kristalaren Hazkunde Labearen zailtasun teknikoak?

Silikonazko karburoen karkarrilaren hazkuntza labeen botilen teknikoak tenperatura handiko materialetan, tenperatura eremuaren kontrolean, akatsak ezabatzeko eta tamainaren hedapenean kontzentratzen dira.

3.1 Tenperatura handiko materialen aukeraketa eta erronkak

Gamaleerraz oxidatzen da tenperatura oso altuetan, etaSic estalduragehitu behar da oxidazioarekiko erresistentzia hobetzeko. Estalduraren kalitateak labearen bizitzan zuzenean eragiten du.

Berokuntza elementuen bizitza eta tenperatura muga. Tenperatura altuko erresistentzia hariak nekearen erresistentzia handia izan behar dute. Indukzio berotzeko ekipoak bobina beroaren xahutzeko diseinua optimizatu behar du.

3.2 Tenperatura eta eremu termikoaren kontrol zehatza

Eremu termiko ez-uniformeak eraginak hutsegiteak eta dislokazioak pilatzeko gehikuntza ekarriko du. Labearen eremuko simulazio termikoaren eredua optimizatu behar da aldez aurretik arazoak hautemateko.

Tenperatura handiko jarraipen ekipoen fidagarritasuna. Tenperatura handiko sentsoreak erradiazio eta shock termikoarekiko erresistenteak izan behar dute.

3.3 Kristalezko akatsen kontrola

Akatsak, dislocazioak eta hibrido polimorfikoak pilatzea dira akats mota nagusiak. Eremu termikoa eta atmosferak optimizatzea akatsaren dentsitatea murrizten laguntzen du.

Garbitasun iturrien kontrola. Garbitasun handiko materialak eta labearen zigilatzea funtsezkoak dira garbitasunak ezabatzeko.

3.4 tamaina handiko kristal hazkundearen erronkak

Landa termikoaren eskakizunak tamaina handitzeko uniformetasuna. Kristalaren tamaina 4 hazbeteetatik 8 hazbeteetara zabaltzen denean, tenperatura eremuaren uniformetasunaren diseinua guztiz berritu behar da.

Konponbidea arazoak pitzatzeko eta deitzeko arazoak. Murriztu kristal deformazioa estres termikoko gradiente murriztuz.

4. Zer dira kalitate handiko SIC kristalak hazteko lehengaiak?

Vetek erdieroaleak SIC kristal bakarreko lehengai berri bat garatu du -Purutasun handiko CVD lehengaia. Produktu honek etxeko hutsunea betetzen du eta mundu mailan ere maila nagusian dago eta lehiaketan epe luzerako posizioan egongo da. Siliziozko karburo tradizionalen lehengaiak purutasun handiko silizioaren eta grafitoaren erreakzioaren bidez sortzen dira, kostu handia dutenak, garbitasun txikian eta tamaina txikian.

Vetek erdieroalearen ohe fluidozko teknologiak metiltrichlorosilanoa erabiltzen du silizio karburo lehengaiak sortzeko, lurrun kimikoen gordailuraren bidez, eta azpiproduktu nagusia azido klorhidrikoa da. Azido klorhidrikoak gatzak osa ditzake alkalekin neutralizatuz, eta ez du inolako kutsadurarik eragingo ingurumenari. 

Aldi berean, metiltrichlorosilanoa oso erabilitako industria gasa da, kostu baxua eta iturri zabalak dituena, batez ere Txina da metiltrichlorosilanoaren ekoizle nagusia. Hori dela eta, Vetek erdieroalearen garbitasun handiaCvd sic lehengaiaNazioarteko lehiakortasuna du kostuari eta kalitateari dagokionez. Purutasun handiko CVD SIC lehengaiak% 99,995 baino handiagoa da.

✔ Tamaina handia eta dentsitate handia: Batez besteko partikularen tamaina 4-10 mm ingurukoa da eta etxeko amaileen lehengaien partikularen tamaina <2,5mm da. Bolumen-gurutze berdinak 1,5 kg baino gehiago izan ditzake lehengaiak, tamaina handiko kristal-hazkuntzako materialen hornikuntzarako arazoa konpontzeko, lehengaien grafitizazioa arinduz, karbono biltzeko eta kristal kalitatea hobetzeko.

✔ SI / C erlazio baxua: Auto-hedatze metodoaren Achesonen lehengaiak baino 1: 1etik gertuago dago.

✔ Irteera handiko balioa: Handitutako lehengaiek oraindik prototipoa mantentzen dute, murriztu berriro translatalizatzea, lehengaien grafitizazioa murriztea, karbono biltzeko akatsak murriztea eta kristalen kalitatea hobetzea.

✔ Garbitasun handiagoa: CVD metodoak sortutako lehengaien garbitasuna metodo auto-hedatzailearen metodoak baino handiagoa da. Nitrogeno edukia 0,09 ppm iritsi da arazketa gehigarririk gabe. Lehengai honek funtzio garrantzitsua izan dezake eremu erdi isolatzaileetan.

✔ Kostu txikiagoa: Lurruntze-tasa uniformeak prozesuaren eta produktuen kalitatearen kontrola errazten du, lehengaien erabilera hobetzea (erabilera tasa>% 50, 4,5 kg-ko lehengaiak 3,5 kg linak ekoizten ditu), kostuak murriztuz.

✔ Giza errore tasa baxua: Lurrunaren gordailu kimikoek giza eragiketak aurkeztutako ezpurutasunak ekiditen ditu.