Die PVT-metode, waarvan die volle naam Fisiese Dampvervoer is, is 'n algemene metode vir die groei van silikonkarbied (SiC)kristalle onder hoë temperatuur en hoë druk. Die basiese beginsel daarvan is om silikonkarbiedpoeier tot sublimasie te verhit by 'n temperatuur bo 2300 ℃ en in 'n laedrukomgewing naby vakuum, wat 'n reaksiegas vorm wat gasagtige komponente soos Si, Si2C en SiC2 bevat. As gevolg van die verskillende gasfase-parsiële druk van die Si- en C-komponente wat deur die vastefase-sublimasiereaksie gevorm word, wissel die Si/C-stoïgiometriese verhouding met die termiese veldverspreiding. Daarom is dit nodig om die verspreiding en vervoer van die gasfase-komponente te beheer om te verseker dat hulle die spesifieke kristallisasieposisies in die groeikamer bereik.
Om te verhoed dat wanordelike gasfasekristallisasie polikristallyne silikonkarbied vorm, word silikonkarbied-saadkristalle bo-aan die groeikamer geplaas. Onder die aandrywing van gasfase-oorversadiging sal die gasfasekomponente op die oppervlak van die saadkristal neerslaan om silikonkarbied-enkelkristalle te vorm. Die hele reaksieproses vind plaas in 'n geslote groeikamer, waar alle parameters van die reaksiestelsel aan mekaar gekoppel is. Enige skommelinge in groeitoestande sal die stabiliteit van enkelkristalgroei beïnvloed.
Daarbenewens lei die verskillende diggepakte strukture van silikonkarbied-enkelkristalle in terme van hul kristaloriëntasie tot verskeie atoomverbindings- en bindingsmetodes, wat sodoende meer as 200 kristalvorme van silikonkarbiedisomere vorm. Die energie-omskakelingsversperring tussen verskillende kristalvorme is uiters laag, dus is kristalvormtransformasie baie waarskynlik om in die PVT-enkelkristalgroeistelsel plaas te vind, wat lei tot wanordelike teikenkristalvorme en verskeie kristallisasiedefekte. Daarom is dit nodig om toegewyde inspeksietoerusting te gebruik om die kristalvorm en verskeie defekte van die kristalstaaf op te spoor.
Die voorbereidingsproses van silikonkarbied het uiters hoë vereistes, hoofsaaklik gemanifesteer in die volgende aspekte:
- Daar is baie omgewingsonsuurheid in die sinteseproses van silikonkarbiedpoeier, wat dit moeilik maak om hoë-suiwerheid poeier te verkry. Die onvolledige reaksie tussen silikonpoeier en koolstofpoeier as die reaksiebron is geneig om 'n wanbalans in die Si/C-verhouding te veroorsaak. Die kristalvorm en deeltjiegrootte van silikonkarbiedpoeier na sintese is moeilik om te beheer.
- Onder toestande van hoë temperatuur bo 2300 ℃ en naby vakuum, ondergaan silikonkarbied 'n "vastestof-gas-vastestof" transformasie en herkristallisasieproses in 'n geslote grafietkamer. Hierdie proses het 'n lang groeisiklus, is moeilik om te beheer en is geneig tot defekte soos mikrotubuli en insluitsels.
- Silikonkarbied sluit meer as 200 verskillende kristalvorme in, maar produksie vereis gewoonlik slegs een kristalvorm. Tydens die groeiproses is kristalvormtransformasie geneig om plaas te vind, wat lei tot multitipe-insluitingsdefekte. Tydens die voorbereidingsproses is dit moeilik om 'n enkele spesifieke kristalvorm stabiel te beheer, en die energie-omskakelingsversperring tussen verskillende kristalvorme is uiters laag, wat die moeilikheidsgraad van beheer verhoog. Die parameterbeheer en verwante navorsing gedurende hierdie tydperk vereis enorme O&O-koste, wat ook een van die redes is vir die hoë koste van voldoenende silikonkarbied.
Plasingstyd: 3 Julie 2025