Mar a thaispeántar i bhFíor 3, tá trí theicníc cheannasacha ann a bhfuil sé mar aidhm acu criostal aonair SiC a sholáthar d'ardchaighdeán agus d'éifeachtúlacht: eipitacsas céime leachta (LPE), iompar fisiceach gaile (PVT), agus taisceadh gaile ceimiceach ardteochta (HTCVD). Is próiseas seanbhunaithe é PVT chun criostal aonair SiC a tháirgeadh, a úsáidtear go forleathan i monaróirí móra vaiféil.
Mar sin féin, tá na trí phróiseas ag athrú agus ag nuáil go mear. Ní féidir a rá go fóill cén próiseas a nglacfar go forleathan leis amach anseo. Go háirithe, tá tuairiscí le blianta beaga anuas ar chriostal aonair SiC ardchaighdeáin a tháirgtear trí fhás tuaslagáin ag ráta suntasach, éilíonn fás mórchóir SiC sa chéim leachtach teocht níos ísle ná teocht an phróisis sublimation nó taiscthe, agus léiríonn sé sármhaitheas i dtáirgeadh foshraitheanna SiC de chineál P (Tábla 3) [33, 34].
Fíor 3: Sceitse de thrí theicníc fáis criostail aonair SiC cheannasacha: (a) eipitacsas céim leachtach; (b) iompar gaile fisiceach; (c) taisceadh gaile ceimiceach ardteochta
Tábla 3: Comparáid idir LPE, PVT agus HTCVD le haghaidh criostail aonair SiC a fhás [33, 34]
Is teicneolaíocht chaighdeánach í fás tuaslagáin chun leathsheoltóirí cumaisc a ullmhú [36]. Ó na 1960idí i leith, tá taighdeoirí ag iarraidh criostal a fhorbairt i dtuaslagán [37]. Nuair a fhorbraítear an teicneolaíocht, is féidir ró-sháithiú dhromchla an fháis a rialú go maith, rud a fhágann gur teicneolaíocht gheallmhar í an modh tuaslagáin chun barraí criostail aonair ardchaighdeáin a fháil.
I gcás fás tuaslagáin criostail aonair SiC, eascraíonn foinse an Si ó leá Si an-íon agus freastalaíonn an breogán graifíte ar dhúbailt chuspóirí: téitheoir agus foinse tuaslagáin C. Is dóichí go bhfásfaidh criostail aonair SiC faoin gcóimheas stoicheiméadrach idéalach nuair a bhíonn an cóimheas C agus Si gar do 1, rud a léiríonn dlús lochtanna níos ísle [28]. Mar sin féin, ag brú atmaisféarach, ní thaispeánann SiC aon phointe leá agus dianscaoileann sé go díreach trí ghalú ag teochtaí os cionn thart ar 2,000 °C. Ní féidir leá SiC, de réir ionchais theoiriciúla, a fhoirmiú ach amháin faoi ghrádán teochta agus córas tuaslagáin, rud a fheictear ón léaráid chéime dénártha Si-C (Fíor 4). Dá airde an C sa leá Si, athraíonn sé ó 1at.% go 13at.%. Is é an ró-sháithiú C tiomána, is tapúla an ráta fáis, agus is é fórsa C íseal an fháis ná an ró-sháithiú C atá faoi cheannas brú 109 Pa agus teochtaí os cionn 3,200 °C. Is féidir leis an rósháithiú dromchla réidh a tháirgeadh [22, 36-38]. Ag teochtaí idir 1,400 agus 2,800 °C, athraíonn intuaslagthacht C sa leá Si ó 1 at.% go 13 at.%. Is é an fórsa tiomána atá taobh thiar den fhás ná an rósháithiú C atá faoi cheannas an ghrádáin teochta agus an chórais tuaslagáin. Dá airde an rósháithiú C, is ea is tapúla an ráta fáis, agus cruthaíonn rósháithiú C íseal dromchla réidh [22, 36-38].
Fíor 4: Léaráid chéime dénártha Si-C [40]
Ní hamháin go laghdaíonn dópáil eilimintí miotail trasdultacha nó eilimintí cré-annamha an teocht fáis go héifeachtach ach is cosúil gurb é an t-aon bhealach chun intuaslagthacht carbóin i leá Si a fheabhsú go suntasach. Trí mhiotail ghrúpa trasdultacha, amhail Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], etc. nó miotail chré-annamh, amhail Ce [81], Y [82], Sc, etc. a chur leis an leá Si, is féidir leis an intuaslagthacht carbóin dul thar 50at.% i riocht atá gar do chothromaíocht theirmidinimiciúil. Thairis sin, tá an teicníc LPE fabhrach do dhópáil de chineál P ar SiC, ar féidir a bhaint amach trí Al a chóimhiotalú isteach sa...
tuaslagóir [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Mar sin féin, bíonn méadú ar fhriotaíocht criostail aonair SiC de chineál P mar thoradh ar ionchorprú Al [49, 56]. Seachas fás de chineál N faoi dhópáil nítrigine,
De ghnáth, bíonn fás tuaslagáin ar siúl in atmaisféar gáis támh. Cé go bhfuil héiliam (He) níos costasaí ná argón, is fearr le go leor scoláirí é mar gheall ar a slaodacht níos ísle agus a sheoltacht theirmeach níos airde (8 n-uaire argón) [85]. Tá an ráta imirce agus an cion Cr i 4H-SiC cosúil faoi atmaisféar He agus Ar, agus tá sé cruthaithe go mbíonn ráta fáis níos airde mar thoradh ar fhás faoi Here ná mar atá faoi Ar mar gheall ar an diomailt teasa níos mó ón sealbhóir síl [68]. Cuireann He bac ar fhoirmiú folúntas taobh istigh den chriostal fásta agus ar núicléachán spontáineach sa tuaslagán, agus ansin, is féidir moirfeolaíocht dhromchla réidh a fháil [86].
Thug an páipéar seo isteach forbairt, feidhmeanna agus airíonna gléasanna SiC, agus na trí phríomh-mhodh chun criostal aonair SiC a fhás. Sna hailt seo a leanas, rinneadh athbhreithniú ar na teicnící fáis tuaslagáin reatha agus na príomhpharaiméadair chomhfhreagracha. Ar deireadh, moladh forbhreathnú a phléigh na dúshláin agus na hoibreacha amach anseo maidir le fás mórchóir criostal aonair SiC tríd an modh tuaslagáin.
Am an phoist: 1 Iúil 2024