روش PVT که نام کامل آن انتقال بخار فیزیکی است، روشی رایج برای رشد کاربید سیلیکون است (سی سیکریستالها تحت دما و فشار بالا. اصل اساسی آن گرم کردن پودر کاربید سیلیکون تا تصعید در دمای بالاتر از 2300 درجه سانتیگراد و در محیطی با فشار کم نزدیک به خلاء است که منجر به تشکیل گاز واکنش حاوی اجزای گازی مانند Si، Si2C و SiC2 میشود. با توجه به فشارهای جزئی فاز گازی متفاوت اجزای Si و C تشکیل شده توسط واکنش تصعید فاز جامد، نسبت استوکیومتری Si/C با توزیع میدان حرارتی تغییر میکند. بنابراین، لازم است توزیع و انتقال اجزای فاز گازی کنترل شود تا از رسیدن آنها به موقعیتهای تبلور خاص در محفظه رشد اطمینان حاصل شود.
برای جلوگیری از تبلور نامنظم فاز گازی و تشکیل کاربید سیلیکون پلی کریستالی، کریستالهای دانهای کاربید سیلیکون در بالای محفظه رشد قرار میگیرند. تحت تأثیر فوق اشباع فاز گازی، اجزای فاز گازی روی سطح کریستال دانه رسوب میکنند و تک کریستالهای کاربید سیلیکون را تشکیل میدهند. کل فرآیند واکنش در یک محفظه رشد بسته انجام میشود، جایی که تمام پارامترهای سیستم واکنش با یکدیگر جفت میشوند. هرگونه نوسان در شرایط رشد، بر پایداری رشد تک کریستال تأثیر میگذارد.
علاوه بر این، ساختارهای فشرده و متفاوت تک بلورهای کاربید سیلیکون از نظر جهتگیری کریستالی آنها منجر به اتصال و روشهای پیوند اتمی متنوع میشود و در نتیجه بیش از ۲۰۰ شکل کریستالی از ایزومرهای کاربید سیلیکون تشکیل میشود. مانع تبدیل انرژی بین اشکال کریستالی مختلف بسیار کم است، بنابراین احتمال تبدیل شکل کریستالی در سیستم رشد تک بلور PVT بسیار زیاد است که منجر به اشکال کریستالی هدف نامنظم و نقصهای مختلف تبلور میشود. بنابراین، استفاده از تجهیزات بازرسی اختصاصی برای تشخیص شکل کریستالی و نقصهای مختلف شمش کریستالی ضروری است.
فرآیند تهیه کاربید سیلیکون الزامات بسیار بالایی دارد که عمدتاً در جنبههای زیر آشکار میشود:
- ناخالصیهای محیطی زیادی در فرآیند سنتز پودر کاربید سیلیکون وجود دارد که دستیابی به پودر با خلوص بالا را دشوار میکند. واکنش ناقص بین پودر سیلیکون و پودر کربن به عنوان منبع واکنش، مستعد ایجاد عدم تعادل در نسبت Si/C است. کنترل شکل کریستالی و اندازه ذرات پودر کاربید سیلیکون پس از سنتز دشوار است.
- در شرایط دمای بالا بالاتر از ۲۳۰۰ درجه سانتیگراد و نزدیک به خلاء، کاربید سیلیکون در یک محفظه گرافیتی بسته، تحت فرآیند تبدیل و تبلور مجدد "جامد-گاز-جامد" قرار میگیرد. این فرآیند دارای چرخه رشد طولانی است، کنترل آن دشوار است و مستعد نقصهایی مانند میکروتوبولها و آخالها میباشد.
- کاربید سیلیکون شامل بیش از ۲۰۰ شکل کریستالی مختلف است، اما تولید معمولاً فقط به یک شکل کریستالی نیاز دارد. در طول فرآیند رشد، تغییر شکل کریستالی مستعد رخ دادن است که منجر به نقصهای چندگانه میشود. در طول فرآیند آمادهسازی، کنترل پایدار یک شکل کریستالی خاص دشوار است و مانع تبدیل انرژی بین اشکال کریستالی مختلف بسیار کم است که دشواری کنترل را افزایش میدهد. کنترل پارامتر و تحقیقات مرتبط در این دوره نیاز به هزینههای تحقیق و توسعه هنگفتی دارد که این نیز یکی از دلایل هزینه بالای کاربید سیلیکون مطابق با استاندارد است.
زمان ارسال: 3 ژوئیه 2025