Որո՞նք են սիլիցիումի կարբիդային բյուրեղների աճեցման վառարանի տեխնիկական դժվարությունները։

Բյուրեղների աճի վառարանը հիմնական սարքավորումն էսիլիցիումի կարբիդբյուրեղների աճեցում: Այն նման է ավանդական բյուրեղային սիլիցիումի աստիճանի բյուրեղների աճեցման վառարանին: Վառարանի կառուցվածքը շատ բարդ չէ: Այն հիմնականում բաղկացած է վառարանի մարմնից, ջեռուցման համակարգից, կծիկի փոխանցման մեխանիզմից, վակուումային հավաքագրման և չափման համակարգից, գազի ուղու համակարգից, սառեցման համակարգից, կառավարման համակարգից և այլն: Ջերմային դաշտը և գործընթացի պայմանները որոշում են հիմնական ցուցանիշները:սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղինչպիսիք են որակը, չափը, հաղորդունակությունը և այլն։

Մի կողմից, աճի ընթացքում ջերմաստիճանըսիլիցիումի կարբիդի բյուրեղշատ բարձր է և չի կարող վերահսկվել։ Հետևաբար, հիմնական դժվարությունը կայանում է հենց գործընթացում։ Հիմնական դժվարությունները հետևյալն են՝

(1) Ջերմային դաշտի կառավարման դժվարություն.

Փակ բարձր ջերմաստիճանի խոռոչի մոնիթորինգը դժվար է և անվերահսկելի։ Ի տարբերություն ավանդական սիլիցիումային լուծույթի վրա հիմնված բյուրեղների աճեցման սարքավորումների, որոնք ունեն բարձր աստիճանի ավտոմատացում և դիտարկելի ու կառավարելի բյուրեղների աճի գործընթաց, սիլիցիումի կարբիդային բյուրեղները աճում են փակ տարածքում՝ 2000℃-ից բարձր բարձր ջերմաստիճանային միջավայրում, և աճի ջերմաստիճանը պետք է ճշգրիտ վերահսկվի արտադրության ընթացքում, ինչը դժվարացնում է ջերմաստիճանի վերահսկումը։

(2) Բյուրեղային ձևի վերահսկման դժվարություն.

Միկրոխողովակները, պոլիմորֆ ներառումները, դիսլոկացիաները և այլ արատները հակված են առաջանալու աճի գործընթացում, և դրանք ազդում և զարգանում են միմյանց վրա: Միկրոխողովակները (ՄԽ) միջանցիկ տիպի արատներ են՝ մի քանի միկրոնից մինչև տասնյակ միկրոն չափսերով, որոնք սարքերի կործանիչ արատներ են: Սիլիցիումի կարբիդային միաբյուրեղները ներառում են ավելի քան 200 տարբեր բյուրեղային ձևեր, բայց միայն մի քանի բյուրեղային կառուցվածքներ (4H տիպ) են արտադրության համար անհրաժեշտ կիսահաղորդչային նյութեր: Բյուրեղային ձևի փոխակերպումը հեշտ է տեղի ունենալ աճի գործընթացում, ինչը հանգեցնում է պոլիմորֆ ներառումների արատների: Հետևաբար, անհրաժեշտ է ճշգրիտ վերահսկել այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են սիլիցիում-ածխածնի հարաբերակցությունը, աճի ջերմաստիճանի գրադիենտը, բյուրեղի աճի արագությունը և օդի հոսքի ճնշումը: Բացի այդ, սիլիցիումի կարբիդային միաբյուրեղի աճի ջերմային դաշտում կա ջերմաստիճանի գրադիենտ, որը հանգեցնում է բնածին ներքին լարվածության և առաջացող դիսլոկացիաների (բազային հարթության դիսլոկացիա BPD, պտուտակային դիսլոկացիա TSD, եզրային դիսլոկացիա TED) բյուրեղի աճի գործընթացում, դրանով իսկ ազդելով հետագա էպիտաքսիայի և սարքերի որակի և աշխատանքի վրա:

(3) Դժվար դոպինգի վերահսկողություն.

Արտաքին խառնուրդների ներմուծումը պետք է խստորեն վերահսկվի՝ ուղղորդված դոպինգով հաղորդիչ բյուրեղ ստանալու համար։

(4) Աճի դանդաղ տեմպը.

Սիլիցիումի կարբիդի աճի տեմպը շատ դանդաղ է: Ավանդական սիլիցիումային նյութերին ընդամենը 3 օր է պետք բյուրեղային ձող դառնալու համար, մինչդեռ սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղային ձողերին՝ 7 օր: Սա հանգեցնում է սիլիցիումի կարբիդի բնականաբար ցածր արտադրության արդյունավետության և շատ սահմանափակ արտադրանքի:

Մյուս կողմից, սիլիցիումի կարբիդի էպիտաքսիալ աճի պարամետրերը չափազանց պահանջկոտ են, ներառյալ սարքավորումների օդամեկուսացումը, ռեակցիայի խցիկում գազի ճնշման կայունությունը, գազի ներմուծման ժամանակի ճշգրիտ կառավարումը, գազի հարաբերակցության ճշգրտությունը և նստեցման ջերմաստիճանի խիստ կառավարումը: Մասնավորապես, սարքի լարման դիմադրության մակարդակի բարելավման հետ մեկտեղ, էպիտաքսիալ թիթեղի միջուկի պարամետրերը կառավարելու դժվարությունը զգալիորեն աճել է: Բացի այդ, էպիտաքսիալ շերտի հաստության մեծացման հետ մեկտեղ, դիմադրության միատարրությունը կառավարելը և արատների խտությունը նվազեցնելը՝ միաժամանակ հաստությունը ապահովելով, դարձել է մեկ այլ լուրջ մարտահրավեր: Էլեկտրացված կառավարման համակարգում անհրաժեշտ է ինտեգրել բարձր ճշգրտության սենսորներ և ակտուատորներ՝ ապահովելու համար, որ տարբեր պարամետրերը կարողանան ճշգրիտ և կայուն կարգավորվել: Միևնույն ժամանակ, կառավարման ալգորիթմի օպտիմալացումը նույնպես կարևոր է: Այն պետք է կարողանա իրական ժամանակում կարգավորել կառավարման ռազմավարությունը՝ համաձայն հետադարձ կապի ազդանշանի՝ սիլիցիումի կարբիդի էպիտաքսիալ աճի գործընթացի տարբեր փոփոխություններին հարմարվելու համար:

Հիմնական դժվարություններըսիլիցիումի կարբիդային հիմքարտադրություն: