SiC монокристалы – стехиометриялық қатынасы 1:1 болатын екі элементтен, Si және C-ден тұратын IV-IV топтағы қосылыс жартылай өткізгіш материал. Оның қаттылығы тек алмастан кейінгі екінші орында.
SiC алу үшін кремний оксидін көміртегімен тотықсыздандыру әдісі негізінен келесі химиялық реакция формуласына негізделген:
Кремний оксидін көміртекті тотықсыздандыру реакция процесі салыстырмалы түрде күрделі, онда реакция температурасы соңғы өнімге тікелей әсер етеді.
Кремний карбидін дайындау процесінде шикізат алдымен кедергі пешіне салынады. Кедергі пеші екі ұшында да қабырғалардан тұрады, ортасында графит электроды бар, ал пештің өзегі екі электродты байланыстырады. Пештің өзегінің шеткі бөлігінде алдымен реакцияға қатысатын шикізат орналастырылады, содан кейін жылуды сақтау үшін қолданылатын материалдар шеткі бөлікке орналастырылады. Балқыту басталған кезде кедергі пеші қуатталады және температура 2600-2700 градус Цельсийге дейін көтеріледі. Электр жылу энергиясы пештің өзегінің беті арқылы шихтаға беріледі, бұл оның біртіндеп қызуына әкеледі. Шихтаның температурасы 1450 градус Цельсийден асқан кезде, кремний карбиді мен көміртегі тотығы газын түзу үшін химиялық реакция жүреді. Балқыту процесі жалғасқан сайын шихтадағы жоғары температуралы аймақ біртіндеп кеңейеді және түзілетін кремний карбиді мөлшері де артады. Кремний карбиді пеште үздіксіз түзіледі, булану және қозғалыс арқылы кристалдар біртіндеп өсіп, ақырында цилиндрлік кристалдарға жиналады.
Кристаллдың ішкі қабырғасының бір бөлігі 2600 градус Цельсийден асатын жоғары температураға байланысты ыдырай бастайды. Ыдырау нәтижесінде пайда болған кремний элементі зарядтағы көміртегі элементімен қайта қосылып, жаңа кремний карбидін түзеді.
Кремний карбидінің (SiC) химиялық реакциясы аяқталып, пеш суыған кезде келесі қадамды бастауға болады. Алдымен пештің қабырғалары бөлшектеледі, содан кейін пештегі шикізат таңдалып, қабат-қабат сұрыпталады. Таңдалған шикізат бізге қажетті түйіршікті материалды алу үшін ұсақталады. Содан кейін шикізаттағы қоспалар сумен жуу немесе қышқыл және сілті ерітінділерімен тазалау, сондай-ақ магниттік бөлу және басқа әдістер арқылы жойылады. Тазартылған шикізатты кептіріп, қайтадан електен өткізу керек, соңында таза кремний карбиді ұнтағын алуға болады. Қажет болған жағдайда, бұл ұнтақтарды нақты қолданылуына сәйкес, мысалы, пішіндеу немесе ұсақтау арқылы ұсақ кремний карбиді ұнтағын алуға болады.
Нақты қадамдар келесідей:
(1) Шикізат
Жасыл кремний карбидінің микро ұнтағы ірі жасыл кремний карбидін ұсақтау арқылы алынады. Кремний карбидінің химиялық құрамы 99%-дан жоғары, ал бос көміртегі мен темір оксиді 0,2%-дан аз болуы керек.
(2) Сынған
Қазіргі уақытта Қытайда кремний карбиді құмын ұсақ ұнтаққа айналдыру үшін екі әдіс қолданылады, бірі - үзік-үзік ылғалды шар диірменін ұсақтау, ал екіншісі - ауа ағыны бар ұнтақ диірменін пайдаланып ұсақтау.
(3) Магниттік бөлу
Кремний карбиді ұнтағын ұсақ ұнтаққа айналдыру үшін қандай әдіс қолданылса да, әдетте ылғалды магниттік бөлу және механикалық магниттік бөлу қолданылады. Себебі ылғалды магниттік бөлу кезінде шаң болмайды, магниттік материалдар толығымен бөлінеді, магниттік бөлуден кейінгі өнімде темір аз болады және магниттік материалдар алып кететін кремний карбиді ұнтағы да аз болады.
(4) Суды бөлу
Суды бөлу әдісінің негізгі қағидасы - бөлшектердің өлшемі бойынша сұрыптауды орындау үшін судағы әртүрлі диаметрдегі кремний карбид бөлшектерінің әртүрлі тұну жылдамдығын пайдалану.
(5) Ультрадыбыстық скрининг
Ультрадыбыстық технологияның дамуымен ол микро-ұнтақ технологиясын ультрадыбыстық скринингте кеңінен қолданылды, бұл негізінен күшті адсорбция, оңай агломерация, жоғары статикалық электр, жоғары ұнтақтық, жоғары тығыздық және жарықтың меншікті ауырлық күші сияқты скринингтік мәселелерді шеше алады.
(6) Сапаны тексеру
Микроұнтақ сапасын тексеру химиялық құрамды, бөлшектердің мөлшерін және басқа да элементтерді қамтиды. Тексеру әдістері мен сапа стандарттарын «Кремний карбидінің техникалық шарттары» бөлімінен қараңыз.
(7) Ұнтақтау шаңының пайда болуы
Микро ұнтақ топтастырылып, сүзілгеннен кейін, материал басын ұнтақтау ұнтағын дайындау үшін пайдалануға болады. Ұнтақтау ұнтағын өндіру қалдықтарды азайтып, өнім тізбегін ұзарта алады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 13 мамыр