PVT მეთოდი, რომლის სრული სახელწოდებაა ფიზიკური ორთქლის ტრანსპორტირება, სილიციუმის კარბიდის მოყვანის გავრცელებული მეთოდია (SiC)კრისტალები მაღალი ტემპერატურისა და წნევის ქვეშ. მისი ძირითადი პრინციპია სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის სუბლიმაციამდე გაცხელება 2300℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზე და დაბალი წნევის გარემოში, ვაკუუმთან ახლოს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება რეაქციის აირი, რომელიც შეიცავს აირისებრ კომპონენტებს, როგორიცაა Si, Si2C და SiC2. მყარი ფაზის სუბლიმაციის რეაქციით წარმოქმნილი Si და C კომპონენტების გაზის ფაზის განსხვავებული ნაწილობრივი წნევის გამო, Si/C სტექიომეტრიული თანაფარდობა იცვლება თერმული ველის განაწილების მიხედვით. ამიტომ, აუცილებელია გაზის ფაზის კომპონენტების განაწილებისა და ტრანსპორტირების კონტროლი, რათა უზრუნველყოფილი იყოს მათი მიღწევა ზრდის კამერაში სპეციფიკურ კრისტალიზაციის პოზიციებზე.
პოლიკრისტალური სილიციუმის კარბიდის წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, რომელიც არეულ-დარეული აირისებრი ფაზის კრისტალიზაციის შედეგად წარმოიქმნება, სილიციუმის კარბიდის საწყისი კრისტალები ზრდის კამერის ზედა ნაწილში თავსდება. აირისებრი ფაზის ზეგაჯერების ზემოქმედებით, აირისებრი ფაზის კომპონენტები დაილექება საწყისი კრისტალის ზედაპირზე და წარმოქმნის სილიციუმის კარბიდის მონოკრისტალებს. მთელი რეაქციის პროცესი დახურულ ზრდის კამერაში მიმდინარეობს, სადაც რეაქციის სისტემის ყველა პარამეტრი ერთმანეთთანაა დაკავშირებული. ზრდის პირობებში ნებისმიერი რყევა გავლენას მოახდენს მონოკრისტალის ზრდის სტაბილურობაზე.
გარდა ამისა, სილიციუმის კარბიდის მონოკრისტალების განსხვავებული მჭიდროდ შეკრული სტრუქტურები მათი კრისტალური ორიენტაციის თვალსაზრისით იწვევს ატომური შეერთებისა და შეკავშირების სხვადასხვა მეთოდს, რითაც წარმოიქმნება სილიციუმის კარბიდის იზომერების 200-ზე მეტი კრისტალური ფორმა. სხვადასხვა კრისტალურ ფორმებს შორის ენერგიის გარდაქმნის ბარიერი უკიდურესად დაბალია, ამიტომ კრისტალური ფორმის ტრანსფორმაცია PVT მონოკრისტალის ზრდის სისტემაში დიდი ალბათობით მოხდება, რაც იწვევს სამიზნე კრისტალური ფორმების არეულობას და სხვადასხვა კრისტალიზაციის დეფექტებს. ამიტომ, კრისტალური ფორმისა და კრისტალური ზოდის სხვადასხვა დეფექტების დასადგენად აუცილებელია სპეციალური შემოწმების აღჭურვილობის გამოყენება.
სილიციუმის კარბიდის მომზადების პროცესს უკიდურესად მაღალი მოთხოვნები აქვს, რაც ძირითადად შემდეგ ასპექტებში ვლინდება:
- სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის სინთეზის პროცესში ბევრი გარემო მინარევია, რაც მაღალი სისუფთავის ფხვნილის მიღებას ართულებს. სილიციუმის ფხვნილსა და რეაქციის წყაროდ ქცეულ ნახშირბადის ფხვნილს შორის არასრული რეაქცია, როგორც წესი, Si/C თანაფარდობის დისბალანსს იწვევს. სინთეზის შემდეგ სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის კრისტალური ფორმისა და ნაწილაკების ზომის კონტროლი რთულია.
- 2300℃-ზე მაღალი ტემპერატურისა და ვაკუუმთან ახლოს ყოფნის პირობებში, სილიციუმის კარბიდი დახურულ გრაფიტის კამერაში განიცდის „მყარი-აირი-მყარი“ ტრანსფორმაციისა და რეკრისტალიზაციის პროცესს. ამ პროცესს აქვს ხანგრძლივი ზრდის ციკლი, რთულია მისი კონტროლი და მიდრეკილია ისეთი დეფექტებისკენ, როგორიცაა მიკრომილაკებისა და ჩანართები.
- სილიციუმის კარბიდი 200-ზე მეტ სხვადასხვა კრისტალურ ფორმას მოიცავს, თუმცა წარმოებას, როგორც წესი, მხოლოდ ერთი კრისტალური ფორმა სჭირდება. ზრდის პროცესში, კრისტალური ფორმის ტრანსფორმაცია ხშირად ხდება, რაც მრავალტიპიან ჩართვის დეფექტებს იწვევს. მომზადების პროცესში რთულია ერთი კონკრეტული კრისტალური ფორმის სტაბილურად კონტროლი, ხოლო სხვადასხვა კრისტალურ ფორმებს შორის ენერგიის გარდაქმნის ბარიერი უკიდურესად დაბალია, რაც კონტროლის სირთულეს ზრდის. ამ პერიოდში პარამეტრების კონტროლი და მასთან დაკავშირებული კვლევები უზარმაზარ კვლევასა და განვითარებას მოითხოვს, რაც ასევე შესაბამისობაში მყოფი სილიციუმის კარბიდის მაღალი ღირებულების ერთ-ერთი მიზეზია.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 3 ივლისი