នៅក្នុងដំណើរការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយនៃស៊ីលីកុនកាបៃ ការដឹកជញ្ជូនចំហាយទឹករូបវន្តគឺជាវិធីសាស្ត្រឧស្សាហូបនីយកម្មសំខាន់ៗបច្ចុប្បន្ន។ ចំពោះវិធីសាស្ត្រលូតលាស់ PVTម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងទៅលើដំណើរការលូតលាស់។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងអស់នៃម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់គុណភាពនៃការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ និងលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនី។ នៅក្នុងកម្មវិធីឧស្សាហកម្មបច្ចុប្បន្ន ការប្រើប្រាស់ជាទូទៅម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតដំណើរការសំយោគគឺជាវិធីសាស្ត្រសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលសាយភាយដោយខ្លួនឯង។
វិធីសាស្ត្រសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលរីករាលដាលដោយខ្លួនឯងប្រើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដើម្បីផ្តល់កំដៅដំបូងដល់សារធាតុប្រតិកម្មដើម្បីចាប់ផ្តើមប្រតិកម្មគីមី ហើយបន្ទាប់មកប្រើកំដៅប្រតិកម្មគីមីផ្ទាល់ខ្លួនដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យសារធាតុដែលមិនមានប្រតិកម្មបន្តបំពេញប្រតិកម្មគីមី។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារប្រតិកម្មគីមីនៃ Si និង C បញ្ចេញកំដៅតិច សារធាតុប្រតិកម្មផ្សេងទៀតត្រូវតែបន្ថែមដើម្បីរក្សាប្រតិកម្ម។ ដូច្នេះ អ្នកប្រាជ្ញជាច្រើនបានស្នើវិធីសាស្ត្រសំយោគដែលរីករាលដាលដោយខ្លួនឯងដែលប្រសើរឡើងដោយផ្អែកលើមូលដ្ឋាននេះ ដោយណែនាំសារធាតុធ្វើឱ្យសកម្ម។ វិធីសាស្ត្រដែលរីករាលដាលដោយខ្លួនឯងគឺងាយស្រួលអនុវត្ត ហើយប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំយោគផ្សេងៗងាយស្រួលគ្រប់គ្រងប្រកបដោយស្ថេរភាព។ ការសំយោគទ្រង់ទ្រាយធំបំពេញតម្រូវការនៃឧស្សាហូបនីយកម្ម។
តាំងពីឆ្នាំ 1999 មក Bridgeport បានប្រើវិធីសាស្ត្រសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលរីករាលដាលដោយខ្លួនឯងដើម្បីសំយោគម្សៅស៊ីអ៊ីស៊ីប៉ុន្តែវាបានប្រើអេតូស៊ីស៊ីឡាន និងជ័រហ្វេណុលជាវត្ថុធាតុដើម ដែលមានតម្លៃថ្លៃ។ កៅ ផាន និងអ្នកផ្សេងទៀតបានប្រើម្សៅស៊ីអ៊ីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ និងម្សៅស៊ីអ៊ីតជាវត្ថុធាតុដើមដើម្បីសំយោគ។ម្សៅស៊ីអ៊ីស៊ីដោយប្រតិកម្មសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៅក្នុងបរិយាកាសអារហ្គុង។ នីង លីណា បានរៀបចំភាគល្អិតធំម្សៅស៊ីអ៊ីស៊ីតាមរយៈការសំយោគបន្ទាប់បន្សំ។
ឡចំហាយកំដៅអាំងឌុចស្យុងប្រេកង់មធ្យមដែលបង្កើតឡើងដោយវិទ្យាស្ថានស្រាវជ្រាវទីពីរនៃសាជីវកម្មបច្ចេកវិទ្យាអេឡិចត្រូនិចចិនលាយម្សៅស៊ីលីកុន និងម្សៅកាបូនឱ្យស្មើៗគ្នាក្នុងសមាមាត្រស្តូគីយ៉ូម៉ែត្រិចជាក់លាក់មួយ ហើយដាក់វានៅក្នុងចង្ក្រានក្រាហ្វីត។ចង្ក្រានក្រាហ្វីតត្រូវបានដាក់ក្នុងឡដុតកំដៅអាំងឌុចស្យុងប្រេកង់មធ្យមសម្រាប់កំដៅ ហើយការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពត្រូវបានប្រើដើម្បីសំយោគ និងបំលែងដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពទាប និងដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៃស៊ីលីកុនកាបូអ៊ីដរៀងៗខ្លួន។ ដោយសារសីតុណ្ហភាពនៃប្រតិកម្មសំយោគ β-SiC នៅក្នុងដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពទាបគឺទាបជាងសីតុណ្ហភាពហួតនៃ Si ការសំយោគ β-SiC ក្រោមកន្លែងទំនេរខ្ពស់អាចធានាបាននូវការសាយភាយដោយខ្លួនឯង។ វិធីសាស្រ្តនៃការណែនាំឧស្ម័នអារហ្គុន អ៊ីដ្រូសែន និង HCl ក្នុងការសំយោគ α-SiC ការពារការរលួយនៃម្សៅស៊ីអ៊ីស៊ីនៅដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ហើយអាចកាត់បន្ថយមាតិកាអាសូតនៅក្នុងម្សៅ α-SiC បានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។
ក្រុមហ៊ុន Shandong Tianyue បានរចនាឡដុតសំយោគមួយ ដោយប្រើឧស្ម័នស៊ីឡានជាវត្ថុធាតុដើមស៊ីលីកុន និងម្សៅកាបូនជាវត្ថុធាតុដើមកាបូន។ បរិមាណឧស្ម័នវត្ថុធាតុដើមដែលបានបញ្ចូលត្រូវបានកែតម្រូវដោយវិធីសាស្ត្រសំយោគពីរជំហាន ហើយទំហំភាគល្អិតកាបូនស៊ីលីកុនសំយោគចុងក្រោយគឺចន្លោះពី 50 ទៅ 5000 អ៊ុម។
1. កត្តាត្រួតពិនិត្យនៃដំណើរការសំយោគម្សៅ
១.១ ឥទ្ធិពលនៃទំហំភាគល្អិតម្សៅលើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់
ទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតមានឥទ្ធិពលសំខាន់ខ្លាំងណាស់ទៅលើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយជាបន្តបន្ទាប់។ ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដោយវិធីសាស្ត្រ PVT ត្រូវបានសម្រេចជាចម្បងដោយការផ្លាស់ប្តូរសមាមាត្រម៉ូលនៃស៊ីលីកុន និងកាបូននៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័ន ហើយសមាមាត្រម៉ូលនៃស៊ីលីកុន និងកាបូននៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័នគឺទាក់ទងទៅនឹងទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីត។ សម្ពាធសរុប និងសមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូននៃប្រព័ន្ធលូតលាស់កើនឡើងជាមួយនឹងការថយចុះនៃទំហំភាគល្អិត។ នៅពេលដែលទំហំភាគល្អិតថយចុះពី 2-3 មីលីម៉ែត្រមក 0.06 មីលីម៉ែត្រ សមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូនកើនឡើងពី 1.3 ដល់ 4.0។ នៅពេលដែលភាគល្អិតមានទំហំតូចដល់កម្រិតជាក់លាក់មួយ សម្ពាធផ្នែក Si កើនឡើង ហើយស្រទាប់ខ្សែភាពយន្ត Si ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើផ្ទៃនៃគ្រីស្តាល់ដែលកំពុងលូតលាស់ ដែលបង្កឱ្យមានការលូតលាស់ឧស្ម័ន-រាវ-រឹង ដែលប៉ះពាល់ដល់ពហុរូបភាព ចំណុចខ្វះខាត និងបន្ទាត់ខ្វះខាតនៅក្នុងគ្រីស្តាល់។ ដូច្នេះ ទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ត្រូវតែគ្រប់គ្រងបានល្អ។
លើសពីនេះ នៅពេលដែលទំហំភាគល្អិតម្សៅ SiC មានទំហំតូច ម្សៅនឹងរលួយលឿនជាងមុន ដែលបណ្តាលឱ្យមានការលូតលាស់ហួសប្រមាណនៃគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយ។ ម៉្យាងវិញទៀត នៅក្នុងបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៃការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC តែមួយ ដំណើរការសំយោគ និងការរលួយទាំងពីរត្រូវបានអនុវត្តក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ ម្សៅស៊ីលីកុនកាបៃនឹងរលួយ ហើយបង្កើតជាកាបូននៅក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន និងដំណាក់កាលរឹងដូចជា Si, Si2C, SiC2 ដែលបណ្តាលឱ្យមានកាបូននីយកម្មធ្ងន់ធ្ងរនៃម្សៅពហុគ្រីស្តាល់ និងការបង្កើតសារធាតុកាបូននៅក្នុងគ្រីស្តាល់។ ម៉្យាងវិញទៀត នៅពេលដែលអត្រារលួយនៃម្សៅមានល្បឿនលឿន រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់នៃគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយដែលលូតលាស់ងាយនឹងផ្លាស់ប្តូរ ដែលធ្វើឱ្យពិបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងគុណភាពនៃគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយដែលលូតលាស់។
១.២ ឥទ្ធិពលនៃទម្រង់គ្រីស្តាល់ម្សៅលើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់
ការលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដោយវិធីសាស្ត្រ PVT គឺជាដំណើរការ sublimation-recrystallization នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ ទម្រង់គ្រីស្តាល់នៃវត្ថុធាតុដើម SiC មានឥទ្ធិពលសំខាន់ទៅលើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់។ នៅក្នុងដំណើរការនៃការសំយោគម្សៅ ដំណាក់កាលសំយោគសីតុណ្ហភាពទាប (β-SiC) ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធគូបនៃកោសិកាឯកតា និងដំណាក់កាលសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (α-SiC) ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធឆកោននៃកោសិកាឯកតានឹងត្រូវបានផលិតជាចម្បង។ មានទម្រង់គ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនកាបៃជាច្រើន និងជួរត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពតូចចង្អៀត។ ឧទាហរណ៍ 3C-SiC នឹងបំលែងទៅជាប៉ូលីម័រស៊ីលីកុនកាបៃឆកោន ពោលគឺ 4H/6H-SiC នៅសីតុណ្ហភាពលើសពី 1900°C។
ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ នៅពេលដែលម្សៅ β-SiC ត្រូវបានប្រើដើម្បីដាំគ្រីស្តាល់ សមាមាត្រម៉ូលស៊ីលីកុន-កាបូនគឺធំជាង 5.5 ខណៈពេលដែលនៅពេលដែលម្សៅ α-SiC ត្រូវបានប្រើដើម្បីដាំគ្រីស្តាល់ សមាមាត្រម៉ូលស៊ីលីកុន-កាបូនគឺ 1.2។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពកើនឡើង ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលកើតឡើងនៅក្នុងឡដុត។ នៅពេលនេះ សមាមាត្រម៉ូលនៅក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័នកាន់តែធំ ដែលមិនអំណោយផលដល់ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់។ លើសពីនេះ ភាពមិនបរិសុទ្ធនៃដំណាក់កាលឧស្ម័នផ្សេងទៀត រួមទាំងកាបូន ស៊ីលីកុន និងស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត ត្រូវបានបង្កើតឡើងយ៉ាងងាយស្រួលក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល។ វត្តមាននៃភាពមិនបរិសុទ្ធទាំងនេះបណ្តាលឱ្យគ្រីស្តាល់បង្កើតជាបំពង់តូចៗ និងចន្លោះប្រហោង។ ដូច្នេះ ទម្រង់គ្រីស្តាល់ម្សៅត្រូវតែគ្រប់គ្រងយ៉ាងច្បាស់លាស់។
១.៣ ឥទ្ធិពលនៃភាពមិនបរិសុទ្ធនៃម្សៅលើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់
កម្រិតភាពមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងម្សៅ SiC ប៉ះពាល់ដល់ការបង្កើតស្នូលដោយឯកឯងក្នុងអំឡុងពេលលូតលាស់គ្រីស្តាល់។ កម្រិតភាពមិនបរិសុទ្ធកាន់តែខ្ពស់ វាកាន់តែមិនសូវមានឱកាសសម្រាប់គ្រីស្តាល់ក្នុងការបង្កើតស្នូលដោយឯកឯងនោះទេ។ ចំពោះ SiC ភាពមិនបរិសុទ្ធនៃលោហៈសំខាន់ៗរួមមាន B, Al, V និង Ni ដែលអាចត្រូវបានណែនាំដោយឧបករណ៍កែច្នៃក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការម្សៅស៊ីលីកុន និងម្សៅកាបូន។ ក្នុងចំណោមនោះ B និង Al គឺជាភាពមិនបរិសុទ្ធនៃកម្រិតថាមពលរាក់សំខាន់ៗនៅក្នុង SiC ដែលបណ្តាលឱ្យមានការថយចុះនៃភាពធន់នៃ SiC។ ភាពមិនបរិសុទ្ធនៃលោហៈផ្សេងទៀតនឹងណែនាំកម្រិតថាមពលជាច្រើន ដែលបណ្តាលឱ្យមានលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីមិនស្ថិតស្ថេរនៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងមានឥទ្ធិពលកាន់តែខ្លាំងទៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីនៃស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ ជាពិសេសភាពធន់។ ដូច្នេះ ម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ត្រូវតែសំយោគឱ្យបានច្រើនតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។
១.៤ ឥទ្ធិពលនៃមាតិកាអាសូតនៅក្នុងម្សៅលើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់
កម្រិតនៃមាតិកាអាសូតកំណត់ភាពធន់នៃស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយ។ ក្រុមហ៊ុនផលិតធំៗត្រូវកែតម្រូវកំហាប់សារធាតុដូបនីត្រូសែននៅក្នុងសម្ភារៈសំយោគទៅតាមដំណើរការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ចាស់ទុំក្នុងអំឡុងពេលសំយោគម្សៅ។ ស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយស៊ីលីកុនកាបៃពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់គឺជាវត្ថុធាតុដើមដែលមានសក្តានុពលបំផុតសម្រាប់គ្រឿងបន្លាស់អេឡិចត្រូនិចស្នូលយោធា។ ដើម្បីដាំដុះស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ជាមួយនឹងភាពធន់ខ្ពស់និងលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ មាតិកានៃអាសូតមិនបរិសុទ្ធចម្បងនៅក្នុងស្រទាប់ត្រូវតែគ្រប់គ្រងនៅកម្រិតទាប។ ស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយដែលមានចរន្តអគ្គិសនីតម្រូវឱ្យមានការគ្រប់គ្រងមាតិកាអាសូតនៅកំហាប់ខ្ពស់។
បច្ចេកវិទ្យាត្រួតពិនិត្យគន្លឹះចំនួន 2 សម្រាប់ការសំយោគម្សៅ
ដោយសារតែបរិយាកាសប្រើប្រាស់ផ្សេងៗគ្នានៃស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបៃ បច្ចេកវិទ្យាសំយោគសម្រាប់ម្សៅលូតលាស់ក៏មានដំណើរការផ្សេងៗគ្នាផងដែរ។ ចំពោះម្សៅលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយប្រភេទ N តម្រូវឱ្យមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់នៃសារធាតុមិនបរិសុទ្ធ និងដំណាក់កាលតែមួយ។ ចំណែកឯម្សៅលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយដែលមានអ៊ីសូឡង់ពាក់កណ្តាល តម្រូវឱ្យមានការគ្រប់គ្រងយ៉ាងតឹងរ៉ឹងលើមាតិកាអាសូត។
២.១ ការគ្រប់គ្រងទំហំភាគល្អិតម្សៅ
២.១.១ សីតុណ្ហភាពសំយោគ
ដោយរក្សាលក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតមិនផ្លាស់ប្តូរ ម្សៅ SiC ដែលបង្កើតនៅសីតុណ្ហភាពសំយោគ 1900 ℃, 2000 ℃, 2100 ℃ និង 2200 ℃ ត្រូវបានយកគំរូ និងវិភាគ។ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1 យើងអាចមើលឃើញថាទំហំភាគល្អិតគឺ 250~600 μm នៅសីតុណ្ហភាព 1900 ℃ ហើយទំហំភាគល្អិតកើនឡើងដល់ 600~850 μm នៅសីតុណ្ហភាព 2000 ℃ ហើយទំហំភាគល្អិតផ្លាស់ប្តូរគួរឱ្យកត់សម្គាល់។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពបន្តកើនឡើងដល់ 2100 ℃ ទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅ SiC គឺ 850~2360 μm ហើយការកើនឡើងមានទំនោរស្រាល។ ទំហំភាគល្អិតនៃ SiC នៅសីតុណ្ហភាព 2200 ℃ មានស្ថេរភាពប្រហែល 2360 μm។ ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពសំយោគពី 1900 ℃ មានឥទ្ធិពលវិជ្ជមានទៅលើទំហំភាគល្អិត SiC។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពសំយោគបន្តកើនឡើងពី 2100 ℃ ទំហំភាគល្អិតលែងផ្លាស់ប្តូរគួរឱ្យកត់សម្គាល់ទៀតហើយ។ ដូច្នេះ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពសំយោគត្រូវបានកំណត់ទៅ 2100 ℃ ទំហំភាគល្អិតធំជាងអាចត្រូវបានសំយោគក្នុងការប្រើប្រាស់ថាមពលទាបជាង។
២.១.២ ពេលវេលាសំយោគ
លក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតនៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរ ហើយពេលវេលាសំយោគត្រូវបានកំណត់ទៅ 4 ម៉ោង 8 ម៉ោង និង 12 ម៉ោងរៀងៗខ្លួន។ ការវិភាគយកគំរូម្សៅ SiC ដែលបានបង្កើតត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2។ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាពេលវេលាសំយោគមានឥទ្ធិពលគួរឱ្យកត់សម្គាល់លើទំហំភាគល្អិតនៃ SiC។ នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 4 ម៉ោង ទំហំភាគល្អិតត្រូវបានចែកចាយជាចម្បងនៅ 200 μm; នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 8 ម៉ោង ទំហំភាគល្អិតសំយោគកើនឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ ចែកចាយជាចម្បងនៅប្រហែល 1 000 μm; នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគបន្តកើនឡើង ទំហំភាគល្អិតកើនឡើងបន្ថែមទៀត ចែកចាយជាចម្បងនៅប្រហែល 2 000 μm។
២.១.៣ ឥទ្ធិពលនៃទំហំភាគល្អិតវត្ថុធាតុដើម
ដោយសារខ្សែសង្វាក់ផលិតកម្មសម្ភារៈស៊ីលីកុនក្នុងស្រុកត្រូវបានកែលម្អបន្តិចម្តងៗ ភាពបរិសុទ្ធនៃសម្ភារៈស៊ីលីកុនក៏ត្រូវបានកែលម្អបន្ថែមទៀតផងដែរ។ បច្ចុប្បន្ននេះ សម្ភារៈស៊ីលីកុនដែលប្រើក្នុងការសំយោគភាគច្រើនត្រូវបានបែងចែកជាស៊ីលីកុនគ្រាប់ និងស៊ីលីកុនម្សៅ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3។
វត្ថុធាតុដើមស៊ីលីកុនផ្សេងៗគ្នាត្រូវបានប្រើដើម្បីធ្វើការពិសោធន៍សំយោគស៊ីលីកុនកាបៃ។ ការប្រៀបធៀបផលិតផលសំយោគត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4។ ការវិភាគបង្ហាញថា នៅពេលប្រើវត្ថុធាតុដើមស៊ីលីកុនប្លុក ធាតុ Si មួយចំនួនធំមានវត្តមាននៅក្នុងផលិតផល។ បន្ទាប់ពីប្លុកស៊ីលីកុនត្រូវបានកំទេចជាលើកទីពីរ ធាតុ Si នៅក្នុងផលិតផលសំយោគត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង ប៉ុន្តែវានៅតែមាន។ ជាចុងក្រោយ ម្សៅស៊ីលីកុនត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការសំយោគ ហើយមានតែ SiC ប៉ុណ្ណោះដែលមានវត្តមាននៅក្នុងផលិតផល។ នេះគឺដោយសារតែនៅក្នុងដំណើរការផលិត ស៊ីលីកុនគ្រាប់ធំត្រូវឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មសំយោគលើផ្ទៃជាមុនសិន ហើយស៊ីលីកុនកាបៃត្រូវបានសំយោគនៅលើផ្ទៃ ដែលរារាំងម្សៅ Si ខាងក្នុងពីការផ្សំជាមួយម្សៅ C បន្ថែមទៀត។ ដូច្នេះ ប្រសិនបើស៊ីលីកុនប្លុកត្រូវបានប្រើជាវត្ថុធាតុដើម វាត្រូវការកំទេច ហើយបន្ទាប់មកទទួលរងនូវដំណើរការសំយោគបន្ទាប់បន្សំ ដើម្បីទទួលបានម្សៅស៊ីលីកុនកាបៃសម្រាប់ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់។
២.២ ការគ្រប់គ្រងទម្រង់គ្រីស្តាល់ម្សៅ
២.២.១ ឥទ្ធិពលនៃសីតុណ្ហភាពសំយោគ
ដោយរក្សាលក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតមិនផ្លាស់ប្តូរ សីតុណ្ហភាពសំយោគគឺ 1500℃, 1700℃, 1900℃ និង 2100℃ ហើយម្សៅ SiC ដែលបានបង្កើតត្រូវបានយកគំរូ និងវិភាគ។ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 β-SiC មានពណ៌លឿងដូចដី ហើយ α-SiC មានពណ៌ស្រាលជាង។ ដោយការសង្កេតមើលពណ៌ និងរូបរាងនៃម្សៅសំយោគ វាអាចត្រូវបានកំណត់ថាផលិតផលសំយោគគឺ β-SiC នៅសីតុណ្ហភាព 1500℃ និង 1700℃។ នៅសីតុណ្ហភាព 1900℃ ពណ៌កាន់តែស្រាល ហើយភាគល្អិតរាងឆកោនលេចឡើង ដែលបង្ហាញថាបន្ទាប់ពីសីតុណ្ហភាពកើនឡើងដល់ 1900℃ ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលកើតឡើង ហើយផ្នែកមួយនៃ β-SiC ត្រូវបានបំលែងទៅជា α-SiC; នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពបន្តកើនឡើងដល់ 2100℃ វាត្រូវបានរកឃើញថាភាគល្អិតសំយោគមានតម្លាភាព ហើយ α-SiC ត្រូវបានបំលែងជាមូលដ្ឋាន។
២.២.២ ឥទ្ធិពលនៃពេលវេលាសំយោគ
លក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតនៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរ ហើយពេលវេលាសំយោគត្រូវបានកំណត់ទៅ 4 ម៉ោង 8 ម៉ោង និង 12 ម៉ោងរៀងៗខ្លួន។ ម្សៅ SiC ដែលបានបង្កើតត្រូវបានយកគំរូ និងវិភាគដោយឌីហ្វ្រាក់តូម៉ែត្រ (XRD)។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6។ ពេលវេលាសំយោគមានឥទ្ធិពលជាក់លាក់មួយទៅលើផលិតផលដែលសំយោគដោយម្សៅ SiC។ នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 4 ម៉ោង និង 8 ម៉ោង ផលិតផលសំយោគភាគច្រើនគឺ 6H-SiC; នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 12 ម៉ោង 15R-SiC លេចឡើងនៅក្នុងផលិតផល។
២.២.៣ ឥទ្ធិពលនៃសមាមាត្រវត្ថុធាតុដើម
ដំណើរការផ្សេងទៀតនៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរ បរិមាណសារធាតុស៊ីលីកុន-កាបូនត្រូវបានវិភាគ ហើយសមាមាត្រគឺ 1.00, 1.05, 1.10 និង 1.15 រៀងៗខ្លួនសម្រាប់ការពិសោធន៍សំយោគ។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 7។
ពីវិសាលគម XRD យើងអាចមើលឃើញថា នៅពេលដែលសមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូនធំជាង 1.05 សូដ្យូមលើសនឹងលេចឡើងនៅក្នុងផលិតផល ហើយនៅពេលដែលសមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូនតិចជាង 1.05 សូដ្យូមលើសនឹងលេចឡើង។ នៅពេលដែលសមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូនគឺ 1.05 កាបូនសេរីនៅក្នុងផលិតផលសំយោគត្រូវបានលុបចោលជាមូលដ្ឋាន ហើយស៊ីលីកុនសេរីមិនលេចឡើងទេ។ ដូច្នេះ សមាមាត្របរិមាណនៃសមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូនគួរតែមាន 1.05 ដើម្បីសំយោគស៊ីស៊ីស៊ីដ៏បរិសុទ្ធខ្ពស់។
២.៣ ការគ្រប់គ្រងមាតិកាអាសូតទាបនៅក្នុងម្សៅ
២.៣.១ វត្ថុធាតុដើមសំយោគ
វត្ថុធាតុដើមដែលប្រើក្នុងការពិសោធន៍នេះគឺម្សៅកាបូនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ និងម្សៅស៊ីលីកុនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតមធ្យម 20 μm។ ដោយសារតែទំហំភាគល្អិតតូច និងផ្ទៃជាក់លាក់ធំរបស់វា ពួកវាងាយស្រួលស្រូបយក N2 នៅក្នុងខ្យល់។ នៅពេលសំយោគម្សៅ វានឹងត្រូវបាននាំទៅជាទម្រង់គ្រីស្តាល់នៃម្សៅ។ ចំពោះការលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ប្រភេទ N ការបន្ថែម N2 មិនស្មើគ្នានៅក្នុងម្សៅនាំឱ្យមានភាពធន់មិនស្មើគ្នានៃគ្រីស្តាល់ និងសូម្បីតែការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងទម្រង់គ្រីស្តាល់។ មាតិកាអាសូតនៃម្សៅសំយោគបន្ទាប់ពីបញ្ចូលអ៊ីដ្រូសែនគឺទាបគួរឱ្យកត់សម្គាល់។ នេះគឺដោយសារតែបរិមាណម៉ូលេគុលអ៊ីដ្រូសែនមានទំហំតូច។ នៅពេលដែល N2 ដែលស្រូបយកនៅក្នុងម្សៅកាបូន និងម្សៅស៊ីលីកុនត្រូវបានកំដៅ និងរលួយចេញពីផ្ទៃ H2 សាយភាយយ៉ាងពេញលេញទៅក្នុងគម្លាតរវាងម្សៅជាមួយនឹងបរិមាណតូចរបស់វា ដោយជំនួសទីតាំងរបស់ N2 ហើយ N2 ចេញពី crucible ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការបូមធូលី ដោយសម្រេចបាននូវគោលបំណងនៃការដកមាតិកាអាសូតចេញ។
២.៣.២ ដំណើរការសំយោគ
ក្នុងអំឡុងពេលសំយោគម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីត ដោយសារកាំនៃអាតូមកាបូន និងអាតូមអាសូតគឺស្រដៀងគ្នា អាសូតនឹងជំនួសកន្លែងទំនេរកាបូននៅក្នុងស៊ីលីកុនកាប៊ីត ដោយហេតុនេះបង្កើនមាតិកាអាសូត។ ដំណើរការពិសោធន៍នេះប្រើប្រាស់វិធីសាស្រ្តនៃការណែនាំ H2 ហើយ H2 មានប្រតិកម្មជាមួយធាតុកាបូន និងស៊ីលីកុននៅក្នុងឡសំយោគដើម្បីបង្កើតឧស្ម័ន C2H2, C2H និង SiH។ មាតិកាធាតុកាបូនកើនឡើងតាមរយៈការបញ្ជូនដំណាក់កាលឧស្ម័ន ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយកន្លែងទំនេរកាបូន។ គោលបំណងនៃការដកអាសូតចេញត្រូវបានសម្រេច។
២.៣.៣ ការគ្រប់គ្រងមាតិកាអាសូតផ្ទៃខាងក្រោយដំណើរការ
ឡដុតក្រាហ្វីតដែលមានរន្ធញើសធំអាចត្រូវបានប្រើជាប្រភព C បន្ថែមដើម្បីស្រូបយកចំហាយ Si នៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័ន កាត់បន្ថយ Si នៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័ន ហើយដូច្នេះបង្កើន C/Si។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ឡដុតក្រាហ្វីតក៏អាចមានប្រតិកម្មជាមួយបរិយាកាស Si ដើម្បីបង្កើត Si2C, SiC2 និង SiC ដែលស្មើនឹងបរិយាកាស Si ដែលនាំយកប្រភព C ពីឡដុតក្រាហ្វីតចូលទៅក្នុងបរិយាកាសលូតលាស់ បង្កើនសមាមាត្រ C និងបង្កើនសមាមាត្រកាបូន-ស៊ីលីកុន។ ដូច្នេះ សមាមាត្រកាបូន-ស៊ីលីកុនអាចត្រូវបានបង្កើនដោយប្រើឡដុតក្រាហ្វីតដែលមានរន្ធញើសធំ កាត់បន្ថយចន្លោះកាបូន និងសម្រេចបាននូវគោលបំណងនៃការយកអាសូតចេញ។
៣. ការវិភាគ និងការរចនាដំណើរការសំយោគម្សៅគ្រីស្តាល់តែមួយ
៣.១ គោលការណ៍ និងការរចនានៃដំណើរការសំយោគ
តាមរយៈការសិក្សាដ៏ទូលំទូលាយដែលបានរៀបរាប់ខាងលើលើការគ្រប់គ្រងទំហំភាគល្អិត ទម្រង់គ្រីស្តាល់ និងមាតិកាអាសូតនៃការសំយោគម្សៅ ដំណើរការសំយោគមួយត្រូវបានស្នើឡើង។ ម្សៅ C និងម្សៅ Si ដ៏បរិសុទ្ធខ្ពស់ត្រូវបានជ្រើសរើស ហើយវាត្រូវបានលាយបញ្ចូលគ្នាស្មើៗគ្នា និងផ្ទុកទៅក្នុងកែវក្រាហ្វីតតាមសមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូន 1.05។ ជំហាននៃដំណើរការត្រូវបានបែងចែកជាបួនដំណាក់កាល៖
១) ដំណើរការបំបែកនីទ្រីហ្វាយនៅសីតុណ្ហភាពទាប ដោយបូមធូលីដល់ 5×10-4 Pa បន្ទាប់មកបញ្ចូលអ៊ីដ្រូសែន ធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa រក្សារយៈពេល 15 នាទី ហើយធ្វើម្តងទៀតបួនដង។ ដំណើរការនេះអាចយកធាតុអាសូតចេញពីផ្ទៃម្សៅកាបូន និងម្សៅស៊ីលីកុនចេញ។
២) ដំណើរការបំបែកនីទ្រីកសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដោយបូមខ្យល់ដល់ 5×10-4 Pa បន្ទាប់មកកំដៅដល់ 950 ℃ រួចបញ្ចូលអ៊ីដ្រូសែន ដោយធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa រក្សារយៈពេល 15 នាទី ហើយធ្វើម្តងទៀតបួនដង។ ដំណើរការនេះអាចយកធាតុអាសូតចេញពីផ្ទៃម្សៅកាបូន និងម្សៅស៊ីលីកុន ហើយជំរុញអាសូតក្នុងវាលកម្ដៅ។
៣) សំយោគដំណើរការដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពទាប បញ្ចេញទៅ 5×10-4 Pa បន្ទាប់មកកំដៅដល់ 1350℃ រក្សាទុករយៈពេល 12 ម៉ោង បន្ទាប់មកបញ្ចូលអ៊ីដ្រូសែនដើម្បីធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa រក្សាទុករយៈពេល 1 ម៉ោង។ ដំណើរការនេះអាចយកអាសូតដែលហួតចេញក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការសំយោគ។
៤) សំយោគដំណើរការដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ បំពេញដោយសមាមាត្រលំហូរបរិមាណឧស្ម័នជាក់លាក់មួយនៃឧស្ម័នចម្រុះអ៊ីដ្រូសែន និងអារហ្គុនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ ធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa បង្កើនសីតុណ្ហភាពដល់ 2100 ℃ រក្សាទុករយៈពេល 10 ម៉ោង។ ដំណើរការនេះបញ្ចប់ការបំលែងម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតពី β-SiC ទៅ α-SiC និងបញ្ចប់ការលូតលាស់នៃភាគល្អិតគ្រីស្តាល់។
ជាចុងក្រោយ រង់ចាំឱ្យសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ត្រជាក់ដល់សីតុណ្ហភាពបន្ទប់ បំពេញដល់សម្ពាធបរិយាកាស ហើយយកម្សៅចេញ។
៣.២ ដំណើរការកែច្នៃម្សៅក្រោយការផលិត
បន្ទាប់ពីម្សៅត្រូវបានសំយោគដោយដំណើរការខាងលើ វាត្រូវតែត្រូវបានកែច្នៃឡើងវិញដើម្បីយកកាបូនសេរី ស៊ីលីកុន និងភាពមិនបរិសុទ្ធនៃលោហៈផ្សេងទៀតចេញ និងត្រងទំហំភាគល្អិត។ ដំបូង ម្សៅសំយោគត្រូវបានដាក់ក្នុងម៉ាស៊ីនកិនបាល់សម្រាប់កំទេច ហើយម្សៅស៊ីលីកុនកាប៊ីតដែលកំទេចត្រូវបានដាក់ក្នុងឡដុត ហើយកំដៅដល់ 450°C ដោយអុកស៊ីសែន។ កាបូនសេរីនៅក្នុងម្សៅត្រូវបានកត់សុីដោយកំដៅដើម្បីបង្កើតឧស្ម័នកាបូនឌីអុកស៊ីតដែលចេញពីបន្ទប់ ដោយហេតុនេះសម្រេចបាននូវការដកកាបូនសេរីចេញ។ បន្ទាប់មក សារធាតុរាវសម្អាតដែលមានជាតិអាស៊ីតត្រូវបានរៀបចំ និងដាក់ក្នុងម៉ាស៊ីនសម្អាតភាគល្អិតស៊ីលីកុនកាប៊ីតសម្រាប់សម្អាត ដើម្បីយកកាបូន ស៊ីលីកុន និងភាពមិនបរិសុទ្ធនៃលោហៈដែលនៅសេសសល់ចេញក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការសំយោគ។ បន្ទាប់ពីនោះ អាស៊ីតដែលនៅសេសសល់ត្រូវបានលាងសម្អាតក្នុងទឹកសុទ្ធ ហើយសម្ងួត។ ម្សៅស្ងួតត្រូវបានត្រងក្នុងសំណាញ់រំញ័រសម្រាប់ជ្រើសរើសទំហំភាគល្អិតសម្រាប់ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ សីហា-០៨-២០២៤