SiCLi gen karakteristik tankou yon gwo espas bann (bandgap), yon gwo konduktivite tèmik, yon gwo fòs chan mayetik kritik, ak yon gwo pousantaj derive saturation elektwon. Li ka satisfè egzijans aplikasyon yo anba kondisyon tanperati ki wo, presyon ki wo, frekans ki wo, ak gwo puisans. Li ka lajman itilize nan machin nouvo enèji, fotovoltaik, kontwòl endistriyèl, kominikasyon frekans radyo ak lòt domèn. Avèk devlopman rapid endistri ki gen rapò yo, mache semi-kondiktè twazyèm jenerasyon an, ki reprezante pa carbure Silisyòm, te louvri nouvo opòtinite.
Kwasans kristal la se lyen prensipal pwodiksyon substrati Silisyòm kabid la, epi ekipman prensipal la se founo kwasans kristal la. Menm jan ak founo kwasans kristal tradisyonèl Silisyòm kristalin yo, estrikti founo a pa twò konplike. Li konpoze sitou de kò founo a, sistèm chofaj, mekanis transmisyon bobin, sistèm akizisyon ak mezi vakyòm, sistèm chemen gaz, sistèm refwadisman, sistèm kontwòl, elatriye. Chan tèmik la ak kondisyon pwosesis yo detèmine endikatè kle yo nan kalite, gwosè, konduktivite kristal Silisyòm kabid la ak lòt endikatè kle yo.
Ⅰ. Difikilte nan teknoloji kwasans kristal carbure Silisyòm
Tanperati kwasans kristal carbure Silisyòm lan trè wo epi ou pa ka kontwole li, kidonk prensipal difikilte a se nan pwosesis la li menm:
(1)Difikilte pou kontwole chan tèmik laSiveyans kavite fèmen ki gen tanperati wo a difisil e li pa ka kontwole. Kontrèman ak ekipman tradisyonèl kwasans kristal ki baze sou Silisyòm ki gen yon wo degre automatisation epi ki pèmèt moun obsève, kontwole epi ajiste pwosesis kwasans kristal la, kristal Silisyòm kabid yo grandi nan yon espas fèmen nan yon anviwònman tanperati ki pi wo pase 2,000°C, epi tanperati kwasans lan bezwen kontwole avèk presizyon pandan pwodiksyon an, sa ki fè kontwòl tanperati a difisil;
(2)Difikilte pou kontwole fòm kristal laMikwopip, enklizyon polimòfik, dislokasyon ak lòt domaj gen tandans rive pandan pwosesis kwasans lan, epi yo afekte epi evolye youn lòt. Mikwopip (MP) se domaj ki travèse ak yon gwosè plizyè mikron rive plizyè dizèn mikron, ki se domaj ki touye aparèy yo. Kristal sèl carbure Silisyòm yo gen ladan yo plis pase 200 fòm kristal diferan, men se sèlman kèk estrikti kristal (Kalite 4H) se materyèl semi-kondiktè ki nesesè pou pwodiksyon an. Transfòmasyon fòm kristal la gen tandans rive pandan pwosesis kwasans lan, sa ki lakòz domaj enklizyon polimòfik. Se poutèt sa, li nesesè pou kontwole avèk presizyon paramèt tankou rapò silikon-kabòn, gradyan tanperati kwasans, vitès kwasans kristal, ak presyon koule gaz la.
Anplis de sa, gen yon gradyan tanperati nan chan tèmik kwasans monokristal Silisyòm karbid la, ki mennen nan estrès entèn natif natal ak dislokasyon ki kapab lakòz yo (dislokasyon plan bazal BPD, dislokasyon vis TSD, dislokasyon kwen TED) pandan pwosesis kwasans kristal la, kidonk afekte kalite ak pèfòmans epitaksi ak aparèy ki vin apre yo.
(3)Kontwòl dopan difisilEntwodiksyon enpurte ekstèn yo dwe kontwole estrikteman pou jwenn yon kristal kondiktif ak dopan direksyonèl;
(4)To kwasans ralantiTo kwasans carbure Silisyòm lan trè dousman. Tradisyonèlmateryèl silikonLi sèlman bezwen 3 jou pou l grandi pou l vin tounen yon baton kristal, alòske baton kristal carbure Silisyòm bezwen 7 jou. Sa lakòz yon efikasite pwodiksyon carbure Silisyòm ki pi ba natirèlman epi yon pwodiksyon ki trè limite.
Yon lòt bò, paramèt kwasans epitaksiyal Silisyòm kabid yo trè egzijan, tankou etancheite ekipman an, estabilite presyon gaz la nan chanm reyaksyon an, kontwòl presi tan entwodiksyon gaz la, presizyon rapò gaz la, ak jesyon strik tanperati depo a. An patikilye, ak amelyorasyon nivo vòltaj rezistans aparèy la, difikilte pou kontwole paramèt debaz waf epitaksiyal la ogmante anpil.
Anplis de sa, avèk ogmantasyon epesè kouch epitaksyal la, kijan pou kontwole inifòmite rezistivite a epi diminye dansite domaj la pandan y ap asire epesè a vin tounen yon lòt gwo defi. Nan sistèm kontwòl elektrifye a, li nesesè pou entegre detèktè ak aktuateur ki gen gwo presizyon pou asire ke divès paramèt yo ka reglemante avèk presizyon ak estabilite. An menm tan, optimize algoritm kontwòl la enpòtan tou. Li bezwen kapab ajiste estrateji kontwòl la an tan reyèl selon siyal fidbak la pou adapte ak divès chanjman nan...kwasans epitaksiyal carbure Silisyòmpwosesis.
Ⅱ. Difikilte prensipal yo nan fabrikasyon substrats carbure Silisyòm:
1. Tanperati kwasans lan pi wo pase 2000 ℃, ki de fwa pi wo pase sa ki nan Silisyòm.
2. Epesè baton kristal la piti pandan peryòd kwasans kristal la, epi yon baton kristal carbure Silisyòm 2cm ap grandi nan 7 jou.
3. Kondisyon kalite kristal yo wo anpil, epi gen sèlman kèk karbid Silisyòm monokristal ki gen estrikti kristal.
4. Koupe a gen anpil usure, epi carbure Silisyòm lan gen yon dite ki wo anpil.
An rezime, pri tan ki wo a ak teknoloji pwosesis konplèks la detèmine pri segondè substrats carbure Silisyòm yo, sa ki limite aplikasyon carbure Silisyòm nan.
III. Klasifikasyon founo kwasans kristal yo
Selon diferan metòd chofaj yo, founo kwasans kristal yo ka divize an kalite endiksyon ak kalite rezistans. Kounye a, pifò ekipman ki sou mache a se kalite endiksyon, ki gen avantaj tankou pri ki ba, estrikti senp, antretyen pratik ak efikasite tèmik ki wo. Sepandan, akòz efè endiksyon elektwomayetik la, tanperati aksyal ak tanperati radyal chofaj endiksyon an makonnen, e li enposib pou pran an kont tou de vitès kwasans kristal la ak kalite kwasans kristal la.
Platfòm kwasans chan tèmik rezistans lan ka kontwole tanperati aksyal la ak tanperati radyal la respektivman, sa ki fezab pou kwasans kristal gwo gwosè epi amelyore vitès kwasans kristal la. Li se youn nan solisyon yo pou kwasans kristal carbure Silisyòm 8 pous kalite siperyè nan lavni.
Konparezon ant metòd endiksyon ak metòd rezistans:
| Metòd endiksyon | Metòd rezistans | |
| Prensip travay | Chofaj endiksyon se yon metòd tretman chalè ki itilize efè mayetik kouran elektrik la pou kreye yon dansite kouran pwovoke relativman wo sou kouch sifas pyès la, chofe li byen vit nan eta austenit la, epi answit refwadi li byen vit pou jwenn yon estrikti martensitik. | Chofaj rezistans itilize chalè Joule ki pwodui pa kouran ki pase nan kondiktè a kòm sous chalè. Li kapab divize an de kategori: chofaj rezistans endirèk (eleman chofaj elektrik oswa mwayen kondiktif) ak chofaj rezistans dirèk. |
| Kontwòl tanperati | Metòd endiksyon an chofe chan mayetik entèn lan atravè bobin endiksyon an deyò kribib la. Vitès chofaj la rapid, men distans ki genyen ant bobin endiksyon an ak kribib la long anpil, zòn radyasyon an gaye, epi li difisil pou kontwole avèk presizyon jenerasyon chalè sifas kribib la nan direksyon orizontal la. | Metòd rezistans lan mete yon aparèy chofaj apa, ki toupre kribij la. Lè w ajiste aparèy chofaj la, ou ka kontwole tanperati sifas kribij la avèk plis presizyon. |
| Kwasans kristal gwo gwosè | Lè w ajoute plizyè bobin chofaj nan estrikti chan mayetik metòd endiksyon an, chan mayetik yo ka entèfere youn ak lòt, sa ki lakòz chan mayetik la ak chalè a pa distribye fasilman dapre objektif konsepsyon an, sa ki afekte efè chofaj la ak kwasans kristal la. | Li pi fasil pou konsepsyon yon sistèm chofaj kontwòl endepandan milti-etap pou ekipman kwasans kristal chofaj rezistans, epi gradyan radyal ekipman an li menm piti, sa ki ka satisfè bezwen kwasans kristal gwo gwosè. |
| Sik kwasans kristal la | Kwasans kristal metòd endiksyon an pran anviwon 10 jou, rekui pran 10-15 jou, epi sik kwasans jeneral la se 20-25 jou. | Sik kwasans kristal la se apeprè 5-7 jou, epi li ka rkui otomatikman, epi tanperati a desann dousman apre yon pann kouran. |
| Konsomasyon enèji | Konsomasyon enèji metòd rezistans lan 2-3 fwa pi wo pase metòd endiksyon an. | |
| Nivo sede | Rannman kristal ki grandi pa founo kwasans kristal metòd rezistans lan amelyore anpil konpare ak founo kwasans kristal metòd endiksyon an. | |
Lè piblikasyon an: 24 jen 2025