Mazingatio Muhimu kwa Maandalizi ya Kioo cha Silicon Carbide ya Ubora Mmoja

Mbinu kuu za utayarishaji wa fuwele moja ya silikoni ni pamoja na: Usafirishaji wa Mvuke Kimwili (PVT), Ukuaji wa Suluhisho la Juu-Seeded (TSSG), na Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali wa Joto la Juu (HT-CVD). Miongoni mwa haya, njia ya PVT inakubaliwa sana katika uzalishaji wa viwanda kutokana na vifaa vyake rahisi, urahisi wa udhibiti, na vifaa vya chini na gharama za uendeshaji.

Mambo Muhimu ya Kiufundi kwa Ukuaji wa PVT wa Fuwele za Silicon Carbide

Wakati wa kukuza fuwele za silicon carbide kwa kutumia njia ya Usafiri wa Mvuke wa Kimwili (PVT), mambo yafuatayo ya kiufundi lazima izingatiwe:

1. Usafi wa Nyenzo za Graphite katika Chumba cha Ukuzaji: Maudhui ya uchafu katika vijenzi vya grafiti lazima yawe chini ya 5×10⁻⁶, huku maudhui ya uchafu katika insulation inayohisiwa yawe chini ya 10×10⁻⁶. Vipengele kama vile B na Al vinapaswa kuwekwa chini ya 0.1×10⁻⁶.
2. Uteuzi Sahihi wa Uwiano wa Kioo cha Mbegu: Tafiti za kitaalamu zinaonyesha kuwa uso wa C (0001) unafaa kwa ajili ya kukuza fuwele za 4H-SiC, huku uso wa Si (0001) unatumika kukuza fuwele za 6H-SiC.
3. Matumizi ya Fuwele za Mbegu za Off-Axis: Fuwele za mbegu za nje ya mhimili zinaweza kubadilisha ulinganifu wa ukuaji wa fuwele, na kupunguza kasoro katika fuwele.
4. Mchakato wa Kuunganisha Kioo cha Ubora wa Juu.
5. Kudumisha Uthabiti wa Kiolesura cha Ukuaji wa Kioo Wakati wa Mzunguko wa Ukuaji.

Teknolojia Muhimu za Ukuaji wa Kioo cha Silicon Carbide

1. Teknolojia ya Doping kwa Poda ya Silicon Carbide
   Kudumisha poda ya kaboni ya silicon kwa kiwango kinachofaa cha Ce kunaweza kuleta utulivu wa ukuaji wa fuwele moja ya 4H-SiC. Matokeo ya vitendo yanaonyesha kuwa Ce doping inaweza:

• Ongeza kasi ya ukuaji wa fuwele za silicon carbudi.
• Dhibiti mwelekeo wa ukuaji wa fuwele, na kuifanya kuwa sawa na ya kawaida.
• Zuia uundaji wa uchafu, kupunguza kasoro na kuwezesha utengenezaji wa fuwele za fuwele moja na ubora wa juu.
• Zuia kutu ya upande wa nyuma wa fuwele na uboresha mavuno ya fuwele moja.

• Teknolojia ya Udhibiti wa Joto la Axial na Radial
  Kiwango cha joto cha axial huathiri kimsingi aina ya ukuaji wa fuwele na ufanisi. Kiwango kidogo cha joto kinaweza kusababisha uundaji wa polycrystalline na kupunguza viwango vya ukuaji. Gradients zinazofaa za axial na radial hurahisisha ukuaji wa haraka wa fuwele za SiC huku hudumisha ubora thabiti wa fuwele.
• Teknolojia ya Kudhibiti Utengaji wa Ndege ya Msingi (BPD).
  Kasoro za BPD hujitokeza hasa wakati mkazo wa kukata nywele kwenye kioo unazidi mkazo muhimu wa kukatwa kwa SiC, kuamilisha mifumo ya kuteleza. Kwa kuwa BPDs ni sawa na mwelekeo wa ukuaji wa fuwele, kimsingi huunda wakati wa ukuaji wa fuwele na ubaridi.
• Teknolojia ya Marekebisho ya Uwiano wa Awamu ya Mvuke
  Kuongeza uwiano wa kaboni-kwa-silicon katika mazingira ya ukuaji ni hatua madhubuti ya kuleta utulivu wa ukuaji wa fuwele moja. Uwiano wa juu wa kaboni-kwa-silicon hupunguza mkusanyiko mkubwa wa hatua, huhifadhi maelezo ya ukuaji wa uso wa fuwele ya mbegu, na kukandamiza uundaji wa aina nyingi.
• Teknolojia ya Kudhibiti Mkazo wa Chini
  Mkazo wakati wa ukuaji wa fuwele unaweza kusababisha kupinda kwa ndege za fuwele, na kusababisha ubora duni wa fuwele au hata kupasuka. Mkazo wa juu pia huongeza mitengano ya basal plane, ambayo inaweza kuathiri vibaya ubora wa safu ya epitaxial na utendaji wa kifaa.

Picha ya inchi 6 ya kuchanganua kaki ya SiC

Njia za Kupunguza Mkazo katika Fuwele:

• Rekebisha usambazaji wa uga wa halijoto na uchakata vigezo ili kuwezesha ukuaji wa karibu wa usawa wa fuwele za SiC.
• Boresha muundo unaovunjwa ili kuruhusu ukuaji wa fuwele bila malipo na vikwazo vidogo.
• Rekebisha mbinu za urekebishaji wa fuwele za mbegu ili kupunguza kutolingana kwa upanuzi wa mafuta kati ya kioo cha mbegu na kishikilia grafiti. Njia ya kawaida ni kuacha pengo la mm 2 kati ya kioo cha mbegu na mmiliki wa grafiti.
• Boresha michakato ya uwekaji hewa kwa kutekeleza uwekaji wa tanuru ndani ya situ, kurekebisha halijoto ya uchujaji na muda ili kutoa mfadhaiko wa ndani kikamilifu.

Mitindo ya Baadaye katika Teknolojia ya Ukuaji wa Kioo cha Silicon Carbide

Kuangalia mbele, teknolojia ya hali ya juu ya utayarishaji wa fuwele ya SiC itakua katika mwelekeo ufuatao:

1. Ukuaji wa Kiwango Kikubwa
   Kipenyo cha fuwele moja ya silicon carbudi kimebadilika kutoka milimita chache hadi inchi 6, inchi 8, na saizi kubwa zaidi za inchi 12. Fuwele za SiC zenye kipenyo kikubwa huboresha ufanisi wa uzalishaji, kupunguza gharama, na kukidhi mahitaji ya vifaa vya nguvu ya juu.
2. Ukuaji wa Ubora wa Juu
   Fuwele za ubora wa juu wa SiC ni muhimu kwa vifaa vya utendaji wa juu. Ijapokuwa maendeleo makubwa yamepatikana, kasoro kama vile filimbi, mitengano na uchafu bado zipo, zinazoathiri utendakazi na utegemezi wa kifaa.
3. Kupunguza Gharama
   Gharama ya juu ya maandalizi ya fuwele ya SiC hupunguza matumizi yake katika nyanja fulani. Kuboresha michakato ya ukuaji, kuboresha ufanisi wa uzalishaji, na kupunguza gharama za malighafi kunaweza kusaidia kupunguza gharama za uzalishaji.
4. Ukuaji wa Akili
   Pamoja na maendeleo katika AI na data kubwa, teknolojia ya ukuaji wa fuwele ya SiC itazidi kuchukua masuluhisho ya akili. Ufuatiliaji na udhibiti wa wakati halisi kwa kutumia vitambuzi na mifumo ya kiotomatiki itaimarisha uthabiti na udhibiti wa mchakato. Zaidi ya hayo, uchanganuzi mkubwa wa data unaweza kuboresha vigezo vya ukuaji, kuboresha ubora wa fuwele na ufanisi wa uzalishaji.

Teknolojia ya utayarishaji wa fuwele ya silicon ya ubora wa juu ni lengo kuu katika utafiti wa nyenzo za semiconductor. Kadiri teknolojia inavyoendelea, mbinu za ukuaji wa fuwele za SiC zitaendelea kubadilika, zikitoa msingi thabiti wa matumizi katika maeneo ya halijoto ya juu, masafa ya juu na yenye nguvu nyingi.