He aha ka umu ulu kristal silicon carbide (SiC)?

SiCLoaʻa iā ia nā ʻano o ka bandgap nui, ka conductivity thermal kiʻekiʻe, ka ikaika o ke kahua haki koʻikoʻi kiʻekiʻe, a me ka wikiwiki o ka drift saturation electron kiʻekiʻe. Hiki iā ia ke hoʻokō i nā koi noi ma lalo o ke kiʻekiʻe o ka mahana, ke kaomi kiʻekiʻe, ke alapine kiʻekiʻe, a me nā kūlana mana kiʻekiʻe. Hiki ke hoʻohana nui ʻia i nā kaʻa ikehu hou, photovoltaics, ka mana ʻoihana, nā kamaʻilio alapine lekiō a me nā kahua ʻē aʻe. Me ka wikiwiki o ka hoʻomohala ʻana o nā ʻoihana pili, ua hoʻolauna ka mākeke semiconductor hanauna ʻekolu i hōʻike ʻia e ka silicon carbide i nā manawa hou.

ʻO ka ulu ʻana o ke aniani ka loulou koʻikoʻi o ka hana ʻana i ka substrate silicon carbide, a ʻo nā lako koʻikoʻi ka umu ulu aniani. E like me nā umu ulu aniani silicon-grade kuʻuna, ʻaʻole paʻakikī loa ke ʻano o ka umu. Hoʻokumu nui ʻia ia me ke kino umu, ka ʻōnaehana hoʻomehana, ka mīkini hoʻoili coil, ka ʻōnaehana loaʻa a me ke ana ʻana o ka vacuum, ka ʻōnaehana ala kinoea, ka ʻōnaehana hoʻoluʻu, ka ʻōnaehana hoʻomalu, a me nā mea ʻē aʻe. ʻO ke kahua wela a me nā kūlana hana e hoʻoholo ai i nā ʻōkuhi koʻikoʻi o ka maikaʻi o ke aniani silicon carbide, ka nui, ka conductivity a me nā ʻōkuhi koʻikoʻi ʻē aʻe.

Ⅰ. Nā pilikia i ka ʻenehana ulu kristal silicon carbide

He kiʻekiʻe loa ka mahana o ka ulu ʻana o ke kristal silicon carbide a ʻaʻole hiki ke nānā ʻia, no laila ʻo ka pilikia nui ma ke kaʻina hana ponoʻī:

(1)Ka paʻakikī i ka kaohi ʻana i ke kahua welaHe paʻakikī a hiki ʻole ke kāohi ʻia ka nānā ʻana i ka lua wela kiʻekiʻe i pani ʻia. ʻAʻole e like me nā lako ulu kristal huki ʻia i hoʻokumu ʻia i ka silicon, nona ke kiʻekiʻe o ka automation a hiki ke nānā ʻia, kāohi ʻia a hoʻoponopono ʻia ke kaʻina ulu kristal, ulu nā kristal silicon carbide i loko o kahi pani i kahi mahana kiʻekiʻe ma luna o 2,000°C, a pono e kāohi pono ʻia ka mahana ulu i ka wā o ka hana ʻana, ka mea e paʻakikī ai ka kaohi ʻana i ka mahana;

(2)Ka paʻakikī i ka kaohi ʻana i ke ʻano kristalʻO nā micropipes, nā polymorphic inclusions, nā dislocations a me nā hemahema ʻē aʻe e hiki ke hana i ka wā o ke kaʻina hana ulu, a hoʻopilikia a ulu kekahi i kekahi. ʻO nā micropipes (MP) he mau hemahema ma o ke ʻano me ka nui o kekahi mau microns a hiki i nā ʻumi microns, he mau hemahema pepehi kanaka o nā mea hana. Loaʻa i nā kristal hoʻokahi Silicon carbide ma mua o 200 mau ʻano kristal like ʻole, akā he kakaikahi wale nō nā ʻano kristal (ʻAno 4H) nā mea semiconductor e pono ai no ka hana ʻana. Hiki ke hana ʻia ka hoʻololi ʻana o ke ʻano kristal i ka wā o ke kaʻina hana ulu, e hopena ana i nā hemahema hoʻokomo polymorphic. No laila, pono e hoʻomalu pololei i nā palena e like me ka lakio silicon-carbon, ka gradient mahana ulu, ka wikiwiki o ka ulu ʻana o ka kristal, a me ke kaomi kahe kinoea.

Eia kekahi, aia kahi gradient mahana i loko o ke kahua wela o ka ulu ʻana o ka silicon carbide single crystal, kahi e alakaʻi ai i ke kaumaha kūloko maoli a me nā dislocations hopena (basal plane dislocation BPD, screw dislocation TSD, edge dislocation TED) i ka wā o ke kaʻina ulu kristal, no laila e hoʻopilikia ana i ka maikaʻi a me ka hana o nā epitaxy a me nā hāmeʻa ma hope.

(3)Ka hoʻokele doping paʻakikīPono e kāohi pono ʻia ka hoʻokomo ʻana o nā haumia o waho e loaʻa ai kahi kristal alakaʻi me ka doping kuhikuhi;

(4)Ka wikiwiki o ka ulu ʻanaLohi loa ka ulu ʻana o ka silicon carbide. Kuʻunanā mea silicon3 mau lā wale nō e pono ai e ulu i loko o ke koʻokoʻo kristal, ʻoiai ʻo nā koʻokoʻo kristal silicon carbide e pono ai i 7 mau lā. Ke alakaʻi nei kēia i kahi pono hana haʻahaʻa maoli o ka silicon carbide a me ka hopena palena loa.

Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, he koi nui nā palena o ka ulu ʻana o ka silicon carbide epitaxial, me ke kūpaʻa o ka ea o nā lako, ke kūpaʻa o ke kaomi kinoea i loko o ke keʻena hopena, ka kaohi pololei ʻana o ka manawa hoʻokomo kinoea, ka pololei o ka lakio kinoea, a me ka hoʻokele koʻikoʻi o ka mahana hoʻokaʻawale. Ma ke ʻano kūikawā, me ka hoʻomaikaʻi ʻana o ka pae voltage kūpaʻa o ka hāmeʻa, ua piʻi nui ka paʻakikī o ka kaohi ʻana i nā palena koʻikoʻi o ka wafer epitaxial.

Eia kekahi, me ka hoʻonui ʻia ʻana o ka mānoanoa o ka papa epitaxial, pehea e kaohi ai i ke ʻano like o ka resistivity a hoʻemi i ka nui o ka hemahema ʻoiai e hōʻoia ana i ka mānoanoa ua lilo ia i pilikia nui ʻē aʻe. I loko o ka ʻōnaehana kaohi uila, pono e hoʻohui i nā mea ʻike kiʻekiʻe a me nā actuators e hōʻoia i ka hiki ke hoʻoponopono pololei a paʻa i nā ʻano like ʻole. I ka manawa like, he mea koʻikoʻi nō hoʻi ka hoʻonui ʻana i ka algorithm kaohi. Pono e hiki ke hoʻoponopono i ka hoʻolālā kaohi i ka manawa maoli e like me ka hōʻailona manaʻo e hoʻololi i nā loli like ʻole i loko o kaka ulu ʻana o ka silicon carbide epitaxialkaʻina hana.

Ⅱ. ʻO nā pilikia nui i ka hana ʻana o nā substrates silicon carbide:

1. ʻOi aku ka mahana o ka ulu ʻana ma mua o 2000℃, ʻelua ka lōʻihi ma mua o ka silicon.

2. He liʻiliʻi ka mānoanoa o ke koʻokoʻo kristal i ka wā ulu kristal, a ulu kahi koʻokoʻo kristal silicon carbide 2cm i loko o 7 mau lā.

3. Kiʻekiʻe nā koi ʻano kristal, a he kakaikahi wale nō ka silicon carbide kristal hoʻokahi me nā ʻano kristal.

4. Kiʻekiʻe ke ʻano o ka ʻoki ʻana, a kiʻekiʻe loa ka paʻakikī o ka silicon carbide.

I ka hōʻuluʻulu manaʻo, ʻo ke kumukūʻai manawa pipiʻi a me ka ʻenehana hana paʻakikī e hoʻoholo ai i ke kumukūʻai kiʻekiʻe o nā substrates silicon carbide, kahi e kaupalena ai i ka hoʻohana ʻana o ka silicon carbide.

III. Ka hoʻokaʻawale ʻana o nā umu ulu kristal

Wahi a nā ʻano hoʻomehana like ʻole, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā umu ulu kristal i ke ʻano induction a me ke ʻano kūʻē. I kēia manawa, ʻo ka hapa nui o nā lako ma ka mākeke he ʻano induction, nona nā pono o ke kumukūʻai haʻahaʻa, ka hoʻonohonoho maʻalahi, ka mālama pono a me ka pono wela kiʻekiʻe. Eia naʻe, ma muli o ka hopena induction electromagnetic, ua pili ka mahana axial a me ka mahana radial o ka hoʻomehana induction, a ʻaʻole hiki ke noʻonoʻo i ka wikiwiki o ka ulu ʻana o ke kristal a me ka maikaʻi o ka ulu ʻana o ke kristal.

Hiki i ka paepae ulu kahua wela kū'ē ke hoʻomalu pololei i ka mahana axial a me ka mahana radial, kahi mea e kūpono ai i ka ulu ʻana o nā kristal nui a hoʻomaikaʻi i ka wikiwiki o ka ulu ʻana o ke kristal. ʻO ia kekahi o nā hopena no ka ulu ʻana o ke kristal silicon carbide 8-'īniha kiʻekiʻe e hiki mai ana.

Hoʻohālikelike ma waena o ke ʻano hoʻokomo a me ke ʻano kūʻē: