PVT-metoden, hvis fulde navn er fysisk damptransport, er en almindelig metode til dyrkning af siliciumcarbid (SiC)krystaller under høj temperatur og højt tryk. Dets grundlæggende princip er at opvarme siliciumcarbidpulver til sublimering ved en temperatur over 2300 ℃ og i et lavtryksmiljø tæt på vakuum, hvorved der dannes en reaktionsgas indeholdende gasformige komponenter såsom Si, Si2C og SiC2. På grund af de forskellige gasfasepartialtryk for Si- og C-komponenterne dannet ved fastfasesublimeringsreaktionen varierer det støkiometriske Si/C-forhold med den termiske feltfordeling. Derfor er det nødvendigt at kontrollere fordelingen og transporten af gasfasekomponenterne for at sikre, at de når de specifikke krystallisationspositioner i vækstkammeret.
For at forhindre uordnet gasfasekrystallisation i at danne polykrystallinsk siliciumcarbid, placeres siliciumcarbid-podekrystaller øverst i vækstkammeret. Under drevet af gasfaseovermætning vil gasfasekomponenterne aflejres på overfladen af podekrystallen og danne siliciumcarbid-enkeltkrystaller. Hele reaktionsprocessen finder sted i et lukket vækstkammer, hvor alle parametre i reaktionssystemet er koblet til hinanden. Enhver udsving i vækstbetingelserne vil påvirke stabiliteten af enkeltkrystalvæksten.
Derudover fører de forskellige tætpakkede strukturer af siliciumcarbid-enkeltkrystaller med hensyn til deres krystalorientering til forskellige atomare forbindelses- og bindingsmetoder, hvilket danner mere end 200 krystalformer af siliciumcarbid-isomerer. Energiomdannelsesbarrieren mellem forskellige krystalformer er ekstremt lav, så krystalformtransformation er meget sandsynlig i PVT-enkeltkrystalvækstsystemet, hvilket resulterer i uordnede målkrystalformer og forskellige krystallisationsdefekter. Derfor er det nødvendigt at bruge dedikeret inspektionsudstyr til at detektere krystalformen og forskellige defekter i krystalbarren.
Fremstillingsprocessen for siliciumcarbid stiller ekstremt høje krav, som hovedsageligt manifesterer sig i følgende aspekter:
- Der er mange miljømæssige urenheder i synteseprocessen af siliciumcarbidpulver, hvilket gør det vanskeligt at opnå et pulver med høj renhed. Den ufuldstændige reaktion mellem siliciumpulver og kulstofpulver som reaktionskilde er tilbøjelig til at forårsage en ubalance i Si/C-forholdet. Krystalformen og partikelstørrelsen af siliciumcarbidpulver efter syntese er vanskelige at kontrollere.
- Under forhold med høj temperatur over 2300 ℃ og nær vakuum gennemgår siliciumcarbid en "faststof-gas-faststof"-transformations- og omkrystallisationsproces i et lukket grafitkammer. Denne proces har en lang vækstcyklus, er vanskelig at kontrollere og er tilbøjelig til defekter såsom mikrotubuli og indeslutninger.
- Siliciumcarbid omfatter over 200 forskellige krystalformer, men produktionen kræver normalt kun én krystalform. Under vækstprocessen er krystalformtransformation tilbøjelig til at forekomme, hvilket resulterer i multitype-inklusionsdefekter. Under fremstillingsprocessen er det vanskeligt at stabilt kontrollere en enkelt specifik krystalform, og energiomdannelsesbarrieren mellem forskellige krystalformer er ekstremt lav, hvilket øger vanskeligheden ved styringen. Parameterstyring og relateret forskning i denne periode kræver enorme forsknings- og udviklingsomkostninger, hvilket også er en af årsagerne til de høje omkostninger ved kompatibelt siliciumcarbid.
Opslagstidspunkt: 3. juli 2025