Tha a’ chiad ghinealach de stuthan leth-chonnsachaidh air an riochdachadh le silicon traidiseanta (Si) agus germanium (Ge), agus is iad sin am bunait airson saothrachadh chuairtean amalaichte. Tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an transistors agus lorgairean bholtaids ìosal, tricead ìosal, agus cumhachd ìosal. Tha còrr air 90% de thoraidhean leth-chonnsachaidh air an dèanamh de stuthan stèidhichte air silicon;
Tha an dàrna ginealach de stuthan leth-chonnsachaidh air an riochdachadh le gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) agus gallium phosphide (GaP). An coimeas ri innealan stèidhichte air silicon, tha feartan optoelectronic àrd-tricead agus àrd-astar aca agus tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an raointean optoelectronics agus microelectronics.
Tha an treas ginealach de stuthan leth-chonnsachaidh air a riochdachadh le stuthan a tha a’ tighinn am bàrr leithid silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), sinc ocsaid (ZnO), daoimean (C), agus alùmanum nitride (AlN).
Carbide sileaconach'S e stuth bunaiteach cudromach a th' ann airson leasachadh gnìomhachas leth-chonnsachaidh an treas ginealach. Faodaidh innealan cumhachd silicon carbide coinneachadh gu h-èifeachdach ri riatanasan àrd-èifeachdais, mion-dhealbhachaidh agus cuideam siostaman dealanach cumhachd leis an aghaidh bholtaids àrd sàr-mhath aca, strì an aghaidh teòthachd àrd, call ìosal agus feartan eile.
Air sgàth a fheartan fiosaigeach nas fheàrr: beàrn còmhlain àrd (a tha a’ freagairt ri raon dealain briseadh-sìos àrd agus dùmhlachd cumhachd àrd), seoltachd dealain àrd, agus seoltachd teirmeach àrd, thathar an dùil gum bi e mar an stuth bunaiteach as fharsainge a thathas a’ cleachdadh airson sgoltagan leth-chonnsachaidh a dhèanamh san àm ri teachd. Gu sònraichte ann an raointean charbadan lùtha ùra, gineadh cumhachd photovoltaic, còmhdhail rèile, lìonraidhean snasail agus raointean eile, tha buannachdan follaiseach aige.
Tha am pròiseas cinneasachaidh SiC air a roinn ann an trì prìomh cheumannan: fàs criostail singilte SiC, fàs sreath epitaxial agus saothrachadh innealan, a tha a’ freagairt ris na ceithir prìomh cheanglaichean den t-sreath gnìomhachais:fo-strat, epitaxis, innealan agus modalan.
Is e am prìomh dhòigh airson bun-stuthan a dhèanamh an toiseach an dòigh fo-shruthadh smùid corporra gus am pùdar a fho-shruthadh ann an àrainneachd falamh aig teòthachd àrd, agus criostalan silicon carbide fhàs air uachdar criostal an t-sìl tro smachd raon teòthachd. A’ cleachdadh wafer silicon carbide mar bhun-stuth, thathas a’ cleachdadh tasgadh smùid ceimigeach gus sreath de chriostal singilte a thasgadh air a’ wafer gus wafer epitaxial a chruthachadh. Nam measg, faodar fàs sreath epitaxial silicon carbide air bun-stuth silicon carbide giùlain a dhèanamh na innealan cumhachd, a thathas a’ cleachdadh sa mhòr-chuid ann an carbadan dealain, photovoltaics agus raointean eile; fàs sreath epitaxial gallium nitride air leth-inslitheachfo-strat silicon carbidefaodar an dèanamh nas fhaide air adhart gu bhith nan innealan tricead rèidio, air an cleachdadh ann an conaltradh 5G agus raointean eile.
An-dràsta, tha na cnapan-starra teicnigeach as àirde ann an slabhraidh gnìomhachas silicon carbide aig fo-stratan silicon carbide, agus is e fo-stratan silicon carbide as duilghe a thoirt gu buil.
Chan eil am bacadh cinneasachaidh SiC air fhuasgladh gu tur fhathast, agus tha càileachd nan colbhan criostail amh neo-sheasmhach agus tha duilgheadas toraidh ann, a tha ag adhbhrachadh cosgais àrd innealan SiC. Cha toir e ach 3 latha, air a’ chumantas, airson stuth silicon fàs gu bhith na shlat criostail, ach bheir e seachdain airson slat criostail silicon carbide. Faodaidh slat criostail silicon coitcheann fàs 200cm a dh'fhaid, ach chan urrainn dha slat criostail silicon carbide fàs ach 2cm a dh'fhaid. A bharrachd air an sin, tha SiC fhèin na stuth cruaidh is brisg, agus tha wafers air an dèanamh dheth buailteach do sgoltadh oirean nuair a bhios iad a’ cleachdadh gearradh meacanaigeach traidiseanta, a bheir buaidh air toradh agus earbsachd toraidh. Tha bun-stuthan SiC gu math eadar-dhealaichte bho ingotan silicon traidiseanta, agus feumar a h-uile càil bho uidheamachd, pròiseasan, giullachd gu gearradh a leasachadh gus dèiligeadh ri silicon carbide.
Tha slabhraidh gnìomhachais silicon carbide air a roinn sa mhòr-chuid ann an ceithir prìomh cheanglaichean: fo-strat, epitaxy, innealan agus tagraidhean. Is e stuthan fo-strat bunait slabhraidh a’ ghnìomhachais, is e stuthan epitaxial an iuchair airson saothrachadh innealan, is e innealan cridhe slabhraidh a’ ghnìomhachais, agus is e tagraidhean an fheachd dràibhidh airson leasachadh gnìomhachais. Bidh an gnìomhachas suas an abhainn a’ cleachdadh stuthan amh gus stuthan fo-strat a dhèanamh tro dhòighean sublimation smùid corporra agus dòighean eile, agus an uairsin a’ cleachdadh dhòighean tasgadh smùid ceimigeach agus dòighean eile gus stuthan epitaxial fhàs. Bidh an gnìomhachas meadhan-sruth a’ cleachdadh stuthan suas an abhainn gus innealan tricead rèidio, innealan cumhachd agus innealan eile a dhèanamh, a thathas a’ cleachdadh mu dheireadh ann an conaltradh 5G sìos an abhainn, carbadan dealain, còmhdhail rèile, msaa. Nam measg, tha fo-strat agus epitaxy a’ dèanamh suas 60% de chosgais slabhraidh a’ ghnìomhachais agus is iad prìomh luach slabhraidh a’ ghnìomhachais.
Bun-stuth SiC: Mar as trice, bidh criostalan SiC air an dèanamh a’ cleachdadh dòigh Lely. Tha toraidhean prìomh-shruthach eadar-nàiseanta ag atharrachadh bho 4 òirlich gu 6 òirlich, agus chaidh toraidhean bun-stuth giùlain 8-òirleach a leasachadh. Is e 4 òirlich a th’ anns na bun-stuthan dachaigheil sa mhòr-chuid. Leis gum faodar na loidhnichean cinneasachaidh wafer silicon 6-òirleach a th’ ann mar-thà ùrachadh agus atharrachadh gus innealan SiC a dhèanamh, thèid an roinn àrd den mhargaidh de bhun-stuthan SiC 6-òirleach a chumail suas airson ùine mhòr.
Tha am pròiseas airson fo-strat silicon carbide a dhèanamh iom-fhillte agus duilich. Tha fo-strat silicon carbide na stuth criostail singilte leth-chonnsachaidh measgaichte air a dhèanamh suas de dhà eileamaid: carbon agus silicon. An-dràsta, tha an gnìomhachas a’ cleachdadh pùdar carbon àrd-ghlanachd agus pùdar silicon àrd-ghlanachd sa mhòr-chuid mar stuthan amh airson pùdar silicon carbide a cho-chur. Fo raon teòthachd sònraichte, thathas a’ cleachdadh an dòigh tar-chuir smùid corporra aibidh (dòigh PVT) gus silicon carbide de dhiofar mheudan fhàs ann am fùirneis fàs criostail. Mu dheireadh, tha an ingot criostail air a phròiseasadh, air a ghearradh, air a bleith, air a lìomhadh, air a ghlanadh agus air iomadh pròiseas eile gus fo-strat silicon carbide a dhèanamh.
Àm puist: 22 Cèitean 2024