PVT մեթոդը, որի լրիվ անվանումը ֆիզիկական գոլորշու փոխադրում է, սիլիցիումի կարբիդի աճեցման տարածված մեթոդ է (SiC)բյուրեղներ բարձր ջերմաստիճանի և բարձր ճնշման տակ։ Դրա հիմնական սկզբունքն է սիլիցիումի կարբիդի փոշին տաքացնել մինչև սուբլիմացիա 2300℃-ից բարձր ջերմաստիճանում և վակուումին մոտ ցածր ճնշման միջավայրում, առաջացնելով ռեակցիայի գազ, որը պարունակում է գազային բաղադրիչներ, ինչպիսիք են Si, Si2C և SiC2-ը։ Պինդ փուլային սուբլիմացիայի ռեակցիայի միջոցով առաջացած Si և C բաղադրիչների տարբեր գազային փուլային մասնակի ճնշումների պատճառով, Si/C ստեխիոմետրիկ հարաբերակցությունը տատանվում է ջերմային դաշտի բաշխման հետ։ Հետևաբար, անհրաժեշտ է վերահսկել գազային փուլի բաղադրիչների բաշխումը և տեղափոխումը՝ ապահովելու համար, որ դրանք հասնեն աճի խցիկում բյուրեղացման որոշակի դիրքերին։
Գազային փուլի անկանոն բյուրեղացումից պոլիկրիստալային սիլիցիումի կարբիդի առաջացումը կանխելու համար, սիլիցիումի կարբիդի սկզբնական բյուրեղները տեղադրվում են աճի խցիկի վերևում: Գազային փուլի գերհագեցման ազդեցության տակ գազային փուլի բաղադրիչները կնստեն սկզբնական բյուրեղի մակերեսին՝ առաջացնելով սիլիցիումի կարբիդի միաբյուրեղներ: Ռեակցիայի ամբողջ գործընթացը տեղի է ունենում փակ աճի խցիկում, որտեղ ռեակցիայի համակարգի բոլոր պարամետրերը միացված են միմյանց: Աճի պայմանների ցանկացած տատանում կազդի միաբյուրեղի աճի կայունության վրա:
Բացի այդ, սիլիցիումի կարբիդի միաբյուրեղների տարբեր սերտորեն փաթեթավորված կառուցվածքները՝ իրենց բյուրեղային կողմնորոշման առումով, հանգեցնում են տարբեր ատոմային միացման և կապման մեթոդների, այդպիսով ձևավորելով սիլիցիումի կարբիդի իզոմերների ավելի քան 200 բյուրեղային ձևեր: Տարբեր բյուրեղային ձևերի միջև էներգիայի փոխակերպման արգելքը չափազանց ցածր է, ուստի բյուրեղային ձևի փոխակերպումը շատ հավանական է PVT միաբյուրեղային աճի համակարգում, ինչը հանգեցնում է թիրախային բյուրեղային ձևերի անկարգության և տարբեր բյուրեղացման արատների: Հետևաբար, անհրաժեշտ է օգտագործել հատուկ ստուգման սարքավորումներ՝ բյուրեղային ձևը և բյուրեղային ձուլակտորի տարբեր արատները հայտնաբերելու համար:
Սիլիցիումի կարբիդի ստացման գործընթացը ունի չափազանց բարձր պահանջներ, որոնք հիմնականում դրսևորվում են հետևյալ ասպեկտներով.
- Սիլիցիումի կարբիդի փոշու սինթեզի գործընթացում կան բազմաթիվ շրջակա միջավայրի խառնուրդներ, որոնք դժվարացնում են բարձր մաքրության փոշու ստացումը: Սիլիցիումի փոշու և ռեակցիայի աղբյուր հանդիսացող ածխածնի փոշու միջև անավարտ ռեակցիան հակված է Si/C հարաբերակցության անհավասարակշռության: Սինթեզից հետո սիլիցիումի կարբիդի փոշու բյուրեղային ձևը և մասնիկի չափը դժվար է վերահսկել:
- 2300℃-ից բարձր բարձր ջերմաստիճանի և վակուումին մոտ պայմաններում սիլիցիումի կարբիդը փակ գրաֆիտային խցիկում ենթարկվում է «պինդ-գազ-պինդ» փոխակերպման և վերաբյուրեղացման գործընթացի: Այս գործընթացն ունի երկար աճի ցիկլ, դժվար է վերահսկել և հակված է այնպիսի արատների, ինչպիսիք են միկրոխողովակները և ներառուկները:
- Սիլիցիումի կարբիդը ներառում է ավելի քան 200 տարբեր բյուրեղային ձևեր, սակայն արտադրության համար սովորաբար պահանջվում է միայն մեկ բյուրեղային ձև։ Աճման գործընթացում հակված է բյուրեղային ձևի փոխակերպմանը, ինչը հանգեցնում է բազմատեսակ ներառման արատների։ Պատրաստման գործընթացում դժվար է կայուն կերպով վերահսկել մեկ կոնկրետ բյուրեղային ձևը, և տարբեր բյուրեղային ձևերի միջև էներգիայի փոխակերպման արգելքը չափազանց ցածր է, ինչը մեծացնում է վերահսկման դժվարությունը։ Այս ժամանակահատվածում պարամետրերի վերահսկումը և դրան առնչվող հետազոտությունները պահանջում են հսկայական հետազոտությունների և զարգացման ծախսեր, ինչը նաև համապատասխան սիլիցիումի կարբիդի բարձր գնի պատճառներից մեկն է։
Հրապարակման ժամանակը. Հուլիս-03-2025