पीवीटी विधि, जिसका पूरा नाम फिजिकल वेपर ट्रांसपोर्टेशन है, सिलिकॉन कार्बाइड उगाने की एक सामान्य विधि है।सिकउच्च तापमान और उच्च दबाव में क्रिस्टल निर्माण की प्रक्रिया में, सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर को 2300℃ से अधिक तापमान पर और निर्वात के निकट कम दबाव वाले वातावरण में ऊर्ध्वपातन द्वारा अपघटित किया जाता है, जिससे Si, Si2C और SiC2 जैसे गैसीय घटकों वाली एक अभिक्रिया गैस बनती है। ठोस अवस्था ऊर्ध्वपातन अभिक्रिया द्वारा निर्मित Si और C घटकों के गैसीय आंशिक दबावों में भिन्नता के कारण, Si/C का स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात ऊष्मीय क्षेत्र के वितरण के साथ बदलता रहता है। इसलिए, गैसीय घटकों के वितरण और परिवहन को नियंत्रित करना आवश्यक है ताकि वे वृद्धि कक्ष में विशिष्ट क्रिस्टलीकरण स्थानों तक पहुँच सकें।
अव्यवस्थित गैसीय क्रिस्टलीकरण से बहुक्रिस्टलीय सिलिकॉन कार्बाइड के निर्माण को रोकने के लिए, सिलिकॉन कार्बाइड के बीज क्रिस्टलों को वृद्धि कक्ष के शीर्ष पर रखा जाता है। गैसीय अतिसंतृप्ति के प्रभाव से, गैसीय घटक बीज क्रिस्टल की सतह पर जमा होकर सिलिकॉन कार्बाइड के एकल क्रिस्टल बनाते हैं। संपूर्ण अभिक्रिया प्रक्रिया एक बंद वृद्धि कक्ष में होती है, जहाँ अभिक्रिया प्रणाली के सभी मापदंड एक दूसरे से जुड़े होते हैं। वृद्धि की स्थितियों में किसी भी प्रकार का उतार-चढ़ाव एकल क्रिस्टल की वृद्धि की स्थिरता को प्रभावित करता है।
इसके अतिरिक्त, क्रिस्टल अभिविन्यास के संदर्भ में सिलिकॉन कार्बाइड एकल क्रिस्टलों की विभिन्न सघन संरचनाओं के कारण विभिन्न परमाणु संयोजन और बंधन विधियाँ बनती हैं, जिससे सिलिकॉन कार्बाइड आइसोमर के 200 से अधिक क्रिस्टल रूप बनते हैं। विभिन्न क्रिस्टल रूपों के बीच ऊर्जा रूपांतरण अवरोध अत्यंत कम होता है, इसलिए पीवीटी एकल क्रिस्टल वृद्धि प्रणाली में क्रिस्टल रूप परिवर्तन होने की प्रबल संभावना रहती है, जिसके परिणामस्वरूप लक्ष्य क्रिस्टल रूपों में अव्यवस्था और विभिन्न क्रिस्टलीकरण दोष उत्पन्न होते हैं। अतः, क्रिस्टल पिंड के क्रिस्टल रूप और विभिन्न दोषों का पता लगाने के लिए विशेष निरीक्षण उपकरणों का उपयोग करना आवश्यक है।
सिलिकॉन कार्बाइड की तैयारी प्रक्रिया में अत्यंत उच्च आवश्यकताएं होती हैं, जो मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में प्रकट होती हैं:
- सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर के संश्लेषण की प्रक्रिया में कई पर्यावरणीय अशुद्धियाँ होती हैं, जिससे उच्च शुद्धता वाला पाउडर प्राप्त करना कठिन हो जाता है। अभिक्रिया स्रोत के रूप में सिलिकॉन पाउडर और कार्बन पाउडर के बीच अपूर्ण अभिक्रिया के कारण Si/C अनुपात में असंतुलन उत्पन्न होने की संभावना रहती है। संश्लेषण के बाद सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर के क्रिस्टलीय स्वरूप और कण आकार को नियंत्रित करना मुश्किल होता है।
- 2300℃ से अधिक उच्च तापमान और लगभग निर्वात की स्थिति में, सिलिकॉन कार्बाइड एक बंद ग्रेफाइट कक्ष में "ठोस-गैस-ठोस" रूपांतरण और पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया से गुजरता है। इस प्रक्रिया का विकास चक्र लंबा होता है, इसे नियंत्रित करना कठिन होता है, और इसमें सूक्ष्म नलिकाओं और समावेशन जैसे दोषों की संभावना रहती है।
- सिलिकॉन कार्बाइड में 200 से अधिक विभिन्न क्रिस्टल रूप होते हैं, लेकिन उत्पादन के लिए आमतौर पर केवल एक ही क्रिस्टल रूप की आवश्यकता होती है। वृद्धि प्रक्रिया के दौरान, क्रिस्टल रूप में परिवर्तन होने की संभावना रहती है, जिसके परिणामस्वरूप कई प्रकार के दोष उत्पन्न होते हैं। निर्माण प्रक्रिया के दौरान, किसी एक विशिष्ट क्रिस्टल रूप को स्थिर रूप से नियंत्रित करना कठिन होता है, और विभिन्न क्रिस्टल रूपों के बीच ऊर्जा रूपांतरण अवरोध अत्यंत कम होता है, जिससे नियंत्रण और भी जटिल हो जाता है। इस दौरान मापदंडों के नियंत्रण और संबंधित अनुसंधान में भारी शोध एवं विकास लागत लगती है, जो कि अनुरूप सिलिकॉन कार्बाइड की उच्च लागत का एक कारण है।
पोस्ट करने का समय: 3 जुलाई 2025