የሲሊኮን ካርቦይድ (SiC) ክሪስታል የእድገት ምድጃ ምንድን ነው?

ሲሲትልቅ ባንድ ክፍተት፣ ከፍተኛ የሙቀት አማቂ ኃይል፣ ከፍተኛ ወሳኝ የብልሽት መስክ ጥንካሬ እና ከፍተኛ የኤሌክትሮን ሙሌት የመንሸራተቻ ፍጥነት ባህሪያት አሉት። በከፍተኛ ሙቀት፣ በከፍተኛ ግፊት፣ በከፍተኛ ድግግሞሽ እና በከፍተኛ የኃይል ሁኔታዎች ስር የአጠቃቀም መስፈርቶችን ሊያሟላ ይችላል። በአዲስ የኃይል ተሽከርካሪዎች፣ በፎቶቮልታይኮች፣ በኢንዱስትሪ ቁጥጥር፣ በሬዲዮ ፍሪኩዌንሲ ኮሙኒኬሽን እና በሌሎች መስኮች በስፋት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። በተዛማጅ ኢንዱስትሪዎች ፈጣን እድገት፣ በሲሊኮን ካርቦይድ የተወከለው የሶስተኛ ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ገበያ አዳዲስ እድሎችን አስገኝቷል።

የክሪስታል እድገት የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፍ ምርት ዋና አገናኝ ሲሆን ዋናው መሳሪያ ደግሞ የክሪስታል እድገት ምድጃ ነው። ልክ እንደ ባህላዊው የክሪስታል ሲሊከን ደረጃ ያለው የክሪስታል እድገት ምድጃዎች፣ የእቶኑ መዋቅር ብዙም የተወሳሰበ አይደለም። በዋናነት የእቶኑን አካል፣ የማሞቂያ ስርዓት፣ የኮይል ማስተላለፊያ ዘዴ፣ የቫኩም ግዥ እና የመለኪያ ስርዓት፣ የጋዝ መንገድ ስርዓት፣ የማቀዝቀዣ ስርዓት፣ የቁጥጥር ስርዓት፣ ወዘተ ያካትታል። የሙቀት መስክ እና የሂደት ሁኔታዎች የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታል ጥራት፣ መጠን፣ ኮንዳክሽን እና ሌሎች ቁልፍ አመልካቾችን ቁልፍ አመልካቾች ይወስናሉ።

Ⅰ. በሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታል እድገት ቴክኖሎጂ ውስጥ ያሉ ችግሮች

የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታል እድገት የሙቀት መጠን በጣም ከፍተኛ ስለሆነ ክትትል ሊደረግበት አይችልም፣ ስለዚህ ዋናው ችግር በሂደቱ ውስጥ ነው ያለው፡

(1)የሙቀት መስክን ለመቆጣጠር አስቸጋሪነት፦ የተዘጋውን ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ክፍተት መከታተል አስቸጋሪ እና መቆጣጠር የማይቻል ነው። ከፍተኛ አውቶሜሽን ያለው እና የክሪስታል እድገት ሂደት ሊታይ፣ ሊቆጣጠር እና ሊስተካከል ከሚችለው ባህላዊው ሲሊኮን ላይ የተመሰረተ መፍትሄ የሚጎትት ክሪስታል የእድገት መሳሪያ በተለየ መልኩ የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታሎች ከ2,000°ሴ በላይ በሆነ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ባለው አካባቢ ውስጥ በተዘጋ ቦታ ውስጥ ያድጋሉ፣ እና የእድገት ሙቀቱ በምርት ወቅት በትክክል ቁጥጥር ሊደረግበት ይገባል፣ ይህም የሙቀት መቆጣጠሪያውን አስቸጋሪ ያደርገዋል፤

(2)የክሪስታል ቅርፅን ለመቆጣጠር አስቸጋሪነትማይክሮፓይፖች፣ ፖሊሞርፊክ ኢንክሉሽንስ፣ ዲስሎቴሽንስ እና ሌሎች ጉድለቶች በእድገት ሂደት ውስጥ ሊከሰቱ የሚችሉ ሲሆን እርስ በእርሳቸውም ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ እና ይሻሻላሉ። ማይክሮፓይፖች (MP) ከብዙ ማይክሮኖች እስከ አስር ማይክሮኖች የሚደርሱ የመተላለፊያ አይነት ጉድለቶች ሲሆኑ እነዚህም የመሳሪያዎች ገዳይ ጉድለቶች ናቸው። የሲሊኮን ካርቦይድ ነጠላ ክሪስታሎች ከ200 በላይ የተለያዩ የክሪስታል ቅርጾችን ያካትታሉ፣ ነገር ግን ጥቂት የክሪስታል መዋቅሮች ብቻ ናቸው (የ4H አይነት) ለማምረት የሚያስፈልጉ የሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ናቸው። የክሪስታል ቅርፅ ለውጥ በእድገት ሂደት ውስጥ ሊከሰት የሚችል ሲሆን ይህም ፖሊሞርፊክ ማካተት ጉድለቶችን ያስከትላል። ስለዚህ እንደ ሲሊከን-ካርቦን ጥምርታ፣ የእድገት የሙቀት መጠን ቅልመት፣ የክሪስታል የእድገት መጠን እና የጋዝ ፍሰት ግፊት ያሉ መለኪያዎችን በትክክል መቆጣጠር ያስፈልጋል።

በተጨማሪም፣ በሲሊኮን ካርቦይድ ነጠላ ክሪስታል እድገት የሙቀት መስክ ውስጥ የሙቀት ቅልመት አለ፣ ይህም በክሪስታል እድገት ሂደት ወቅት ወደ ተወላጅ ውስጣዊ ውጥረት እና ወደ መበላሸት (ቤዛል ፕላን ዲሎክሽን BPD፣ ስክሩ ዲሎክሽን TSD፣ የጠርዝ ዲሎክሽን TED) ይመራል፣ በዚህም የሚቀጥለውን ኤፒታክሲ እና መሳሪያዎችን ጥራት እና አፈፃፀም ይነካል።

(3)አስቸጋሪ የዶፒንግ ቁጥጥር: የውጭ ቆሻሻዎችን ማስገባት አቅጣጫዊ ዶፒንግ ያለው ኮንዳክቲቭ ክሪስታል ለማግኘት በጥብቅ ቁጥጥር ሊደረግበት ይገባል፤

(4)ዝግ ያለ የእድገት መጠን፦ የሲሊኮን ካርቦይድ የእድገት መጠን በጣም ቀርፋፋ ነው። ባህላዊየሲሊኮን ቁሳቁሶችወደ ክሪስታል ዘንግ ለማደግ 3 ቀናት ብቻ ያስፈልጋሉ፣ የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታል ዘንግ ደግሞ 7 ቀናት ያስፈልጋቸዋል። ይህ በተፈጥሮ ዝቅተኛ የሲሊኮን ካርቦይድ የምርት ውጤታማነት እና በጣም የተገደበ ውጤት ያስከትላል።

በሌላ በኩል የሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲያል እድገት መለኪያዎች እጅግ በጣም ተፈላጊ ናቸው፤ ከእነዚህም ውስጥ የመሳሪያው የአየር መከላከያ፣ በምላሽ ክፍሉ ውስጥ ያለው የጋዝ ግፊት መረጋጋት፣ የጋዝ መግቢያ ጊዜ ትክክለኛ ቁጥጥር፣ የጋዝ ጥምርታ ትክክለኛነት እና የማስቀመጫ ሙቀት ጥብቅ ቁጥጥር ይገኙበታል። በተለይም የመሣሪያው የመቋቋም ቮልቴጅ ደረጃ መሻሻል ጋር፣ የኤፒታክሲያል ዋፈርን ዋና መለኪያዎች የመቆጣጠር ችግር በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል።

በተጨማሪም፣ የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እየጨመረ በመምጣቱ፣ የውፍረቱን ወጥነት እንዴት መቆጣጠር እንደሚቻል እና የጉድለት ጥግግትን እንዴት መቀነስ እንደሚቻል፣ ውፍረቱ ሌላ ትልቅ ፈተና ሆኗል። በኤሌክትሪክ ቁጥጥር ስርዓት ውስጥ፣ የተለያዩ መለኪያዎች በትክክል እና በተረጋጋ ሁኔታ ቁጥጥር ሊደረግባቸው እንደሚችል ለማረጋገጥ ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸውን ዳሳሾች እና አክቲቬተሮችን ማዋሃድ ያስፈልጋል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የቁጥጥር ስልተ ቀመሩን ማመቻቸትም ወሳኝ ነው። በ ውስጥ ካሉ የተለያዩ ለውጦች ጋር ለመላመድ የቁጥጥር ስትራቴጂውን በግብረመልስ ምልክት መሰረት በእውነተኛ ጊዜ ማስተካከል መቻል አለበት።የሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲያል እድገትሂደት።

Ⅱ. የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፎችን በማምረት ረገድ ዋና ዋና ችግሮች፡

1. የእድገት ሙቀቱ ከ2000℃ በላይ ሲሆን ይህም ከሲሊኮን በእጥፍ ይበልጣል።

2. የክሪስታል ዘንግ ውፍረት በክሪስታል እድገት ወቅት ትንሽ ሲሆን፣ 2 ሴ.ሜ የሆነ የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታል ዘንግ በ7 ቀናት ውስጥ ይበቅላል።

3. የክሪስታል አይነት መስፈርቶች ከፍተኛ ናቸው፣ እና ጥቂት ክሪስታል ሲሊከን ካርቦይድ ያላቸው ክሪስታል መዋቅሮች ብቻ አሉ።

4. የመቁረጥ አለባበስ ከፍተኛ ነው፣ እና ሲሊኮን ካርቦይድ እጅግ በጣም ከፍተኛ ጥንካሬ አለው።

ባጭሩ፣ ውድ የጊዜ ወጪ እና ውስብስብ የማቀነባበሪያ ቴክኖሎጂ የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፎችን ከፍተኛ ወጪ የሚወስኑ ሲሆን ይህም የሲሊኮን ካርቦይድ አጠቃቀምን ይገድባል።

III. የክሪስታል እድገት ምድጃዎች ምደባ

በተለያዩ የማሞቂያ ዘዴዎች መሠረት፣ የክሪስታል እድገት ምድጃዎች በኢንዳክሽን አይነት እና በተቃውሞ አይነት ሊከፈሉ ይችላሉ። በአሁኑ ጊዜ በገበያ ላይ ያሉት አብዛኛዎቹ መሳሪያዎች የኢንዳክሽን አይነት ሲሆኑ ዝቅተኛ ዋጋ፣ ቀላል መዋቅር፣ ምቹ ጥገና እና ከፍተኛ የሙቀት ቅልጥፍና ጥቅሞች አሉት። ሆኖም፣ በኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን ተጽእኖ ምክንያት የኢንዳክሽን ማሞቂያ የአክሲያል ሙቀት እና ራዲያል ሙቀት ተጣምረዋል፣ እና የክሪስታል እድገት ፍጥነት እና የክሪስታል እድገት ጥራትን ግምት ውስጥ ማስገባት አይቻልም።

የመቋቋም የሙቀት መስክ እድገት መድረክ የአክሲያል የሙቀት መጠንን እና የራዲያል ሙቀትን በቅደም ተከተል በትክክል መቆጣጠር ይችላል፣ ይህም ለትላልቅ መጠን ያላቸው ክሪስታሎች እድገት ምቹ እና የክሪስታል የእድገት መጠንን ያሻሽላል። ለወደፊቱ ከፍተኛ ጥራት ላለው 8 ኢንች የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታል እድገት ከሚያስፈልጉት መፍትሄዎች አንዱ ነው።

በኢንዳክሽን ዘዴ እና በመቋቋም ዘዴ መካከል ያለው ንጽጽር፡