ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೇಲೆ ಸರಂಧ್ರ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಪರಿಣಾಮದ ಕುರಿತು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಅಧ್ಯಯನ.

ಮೂಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಸಿ.ಐ.ಸಿ.ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಉತ್ಪತನ ಮತ್ತು ವಿಭಜನೆ, ತಾಪಮಾನ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾಗಣೆ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಒಳಭಾಗವನ್ನು ಮೂರು ಭಾಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ: ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೋಣೆ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ. ನಿಜವಾದ ಪ್ರತಿರೋಧಕದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ.ಸಿ.ಐ.ಸಿ.ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಉಪಕರಣಗಳು (ಚಿತ್ರ 1 ನೋಡಿ). ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಲ್ಲಿ: ಕೆಳಭಾಗಕ್ರೂಸಿಬಲ್ಸೈಡ್ ಹೀಟರ್‌ನ ಕೆಳಗಿನಿಂದ 90 ಮಿಮೀ ದೂರದಲ್ಲಿದೆ, ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮೇಲಿನ ತಾಪಮಾನ 2100 ℃, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಕಣದ ವ್ಯಾಸ 1000 μm, ಸರಂಧ್ರತೆ 0.6, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಒತ್ತಡ 300 Pa, ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯ 100 ಗಂ. PG ದಪ್ಪವು 5 ಮಿಮೀ, ವ್ಯಾಸವು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಒಳಗಿನ ವ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ 30 ಮಿಮೀ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿದೆ. ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಲ್ಲಿ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯದ ಉತ್ಪತನ, ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು PG ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ-ಸಂಬಂಧಿತ ಭೌತಿಕ ಆಸ್ತಿ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾದರಿ. (ಎ) ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಾಗಿ ಉಷ್ಣ ಕ್ಷೇತ್ರ ಮಾದರಿ; (ಬಿ) ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಆಂತರಿಕ ಪ್ರದೇಶದ ವಿಭಜನೆ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಭೌತಿಕ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು

ಕೋಷ್ಟಕ 1 ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಕೆಲವು ಭೌತಿಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳು

ಚಿತ್ರ 2(a) PG-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ರಚನೆಯ ತಾಪಮಾನವು (ರಚನೆ 1 ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗಿದೆ) PG ಗಿಂತ ಕೆಳಗಿರುವ PG-ಮುಕ್ತ ರಚನೆಗಿಂತ (ರಚನೆ 0 ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗಿದೆ) ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು PG ಯ ಮೇಲಿನ ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆ ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು PG ಶಾಖ-ನಿರೋಧಕ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 2(b) ಮತ್ತು 2(c) ಪ್ರಕಾರ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯದಲ್ಲಿ ರಚನೆ 1 ರ ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್‌ಗಳು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತವೆ, ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ ಹೆಚ್ಚು ಏಕರೂಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಉತ್ಪತನವು ಹೆಚ್ಚು ಪೂರ್ಣಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯಕ್ಕಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 2(c) ರಚನೆ 1 ರ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿನ ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿಭಿನ್ನ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ವಿಧಾನಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಅನುಪಾತಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗಬಹುದು, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕವು ಪೀನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಬೆಳೆಯಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 2(d) ನಲ್ಲಿ, ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿನ ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿನ ತಾಪಮಾನವು ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ನಡುವಿನ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯದಲ್ಲಿ ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2 ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಬದಲಾವಣೆಗಳು. (ಎ) 0 ಗಂಟೆಯಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 (ಎಡ) ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 (ಬಲ) ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನೊಳಗಿನ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ, ಘಟಕ: ℃; (ಬಿ) ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕಕ್ಕೆ 0 ಗಂಟೆಯಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮಧ್ಯದ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ; (ಸಿ) ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ ಮೇಲ್ಮೈ (ಎ) ಮತ್ತು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ (ಬಿ), ಮಧ್ಯ (ಸಿ) ಮತ್ತು ಕೆಳಭಾಗ (ಡಿ) 0 ಗಂಟೆಯಲ್ಲಿ, ಸಮತಲ ಅಕ್ಷ r ಎ ಗಾಗಿ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬಿ ~ ಡಿ ಗಾಗಿ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ; (ಡಿ) ಮೇಲಿನ ಭಾಗ (ಎ), ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ (ಬಿ) ಮತ್ತು ಮಧ್ಯ (ಸಿ) 0, 30, 60, ಮತ್ತು 100 ಗಂಟೆಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೋಣೆಯ ಮಧ್ಯಭಾಗ (ಸಿ) ನಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು.

ಚಿತ್ರ 3 ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುವಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಸ್ಥಾನದ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯು ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 3 ಸಹ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವು ಮೊದಲು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಪಕ್ಕದ ಗೋಡೆಯ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫಿಟೈಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವಿದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಅದು ಕ್ರಮೇಣ ದಪ್ಪವಾಗುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರಗಳು 4(ಎ) ಮತ್ತು 4(ಬಿ) ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನೊಳಗಿನ ವಸ್ತುವಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 100 ಗಂ ನಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಆರಂಭಿಕ ಕ್ಷಣದ ಸುಮಾರು 50% ಆಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ; ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅಂಚಿನಲ್ಲಿರುವ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು 100 ಗಂ ನಲ್ಲಿ ಮಧ್ಯದ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕಿಂತ 10 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು; ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ರಚನೆ 1 ರಲ್ಲಿ PG ಯ ಪರಿಣಾಮವು ರಚನೆ 1 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ರಚನೆ 0 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 4(c) ರಲ್ಲಿ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಹರಿವು ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಕ್ರಮೇಣ ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಹರಿವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಹರಿವಿನ ಚಾನಲ್ ತೆರೆಯುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಅಡಚಣೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ; ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ, ರಚನೆ 0 ರ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಆರಂಭಿಕ 30 ಗಂಟೆಗಳಲ್ಲಿ 16% ರಿಂದ ವೇಗವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ 3% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ರಚನೆ 1 ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, PG ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 4(d) ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮುಂಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರವನ್ನು ಹೋಲಿಸುತ್ತದೆ. ಆರಂಭಿಕ ಕ್ಷಣ ಮತ್ತು 100 ಗಂಟೆಗಳಲ್ಲಿ, ರಚನೆ 0 ರ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಲಯದಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯು ರಚನೆ 1 ರಲ್ಲಿರುವುದಕ್ಕಿಂತ ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ರಚನೆ 0 ರ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಯಾವಾಗಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ ಪ್ರದೇಶವಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಅತಿಯಾದ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ರಚನೆ 1 ರಲ್ಲಿ PG ಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 3 ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವು. ವಿಭಿನ್ನ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ 0 ಮತ್ತು 1 ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯ ಸ್ಟ್ರೀಮ್‌ಲೈನ್‌ಗಳು (ಎಡ) ಮತ್ತು ವೇಗ ವೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು (ಬಲ), ವೇಗ ವೆಕ್ಟರ್ ಘಟಕ: m/s

ಚಿತ್ರ 4 ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು. (ಎ) 0, 30, 60 ಮತ್ತು 100 ಗಂಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರ ವಿತರಣೆಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು, r ಎಂಬುದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರದೇಶದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ; (ಬಿ) 0, 30, 60 ಮತ್ತು 100 ಗಂಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 1 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರ ವಿತರಣೆಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು, r ಎಂಬುದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರದೇಶದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ; (ಸಿ) ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯ ಒಳಗೆ (ಎ, ಬಿ) ಮತ್ತು 0 ಮತ್ತು 1 ರಚನೆಗಳ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಿನ (ಸಿ, ಡಿ) ಒಳಗೆ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು; (ಡಿ) 0 ಮತ್ತು 100 ಗಂಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆಗಳು 0 ಮತ್ತು 1 ರ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಬಳಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರ ವಿತರಣೆ, r ಎಂಬುದು ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ.

C/Si, SiC ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸ್ಫಟಿಕದ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 5(a) ಆರಂಭಿಕ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಎರಡು ರಚನೆಗಳ C/Si ಅನುಪಾತ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಹೋಲಿಸುತ್ತದೆ. C/Si ಅನುಪಾತವು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಮೇಲ್ಭಾಗಕ್ಕೆ ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ C/Si ಅನುಪಾತವು ಯಾವಾಗಲೂ ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರಗಳು 5(b) ಮತ್ತು 5(c) ಬೆಳವಣಿಗೆಯೊಂದಿಗೆ C/Si ಅನುಪಾತವು ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ನಂತರದ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್‌ನ ವರ್ಧನೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಅನಿಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ Si ಘಟಕಗಳ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಚಿತ್ರ 5(d) ರಲ್ಲಿ, ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ C/Si ಅನುಪಾತಗಳು PG (0, 25 mm) ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ PG (50 mm) ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ರಚನೆ 1 ರ C/Si ಅನುಪಾತವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 5 C/Si ಅನುಪಾತದ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಬದಲಾವಣೆಗಳು. (a) 0 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 (ಎಡ) ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 (ಬಲ) ದ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ C/Si ಅನುಪಾತ ವಿತರಣೆ; (b) ರಚನೆ 0 ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮಧ್ಯದ ರೇಖೆಯಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ದೂರಗಳಲ್ಲಿ C/Si ಅನುಪಾತ ವಿಭಿನ್ನ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ (0, 30, 60, 100 h); (c) ರಚನೆ 1 ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮಧ್ಯದ ರೇಖೆಯಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ದೂರಗಳಲ್ಲಿ C/Si ಅನುಪಾತ ವಿಭಿನ್ನ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ (0, 30, 60, 100 h); (d) ರಚನೆ 0 (ಘನ ರೇಖೆ) ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 (ಡ್ಯಾಶ್ಡ್ ಲೈನ್) ನ ಮಧ್ಯದ ರೇಖೆಯಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ದೂರಗಳಲ್ಲಿ (0, 25, 50, 75, 100 mm) C/Si ಅನುಪಾತದ ಹೋಲಿಕೆ ವಿಭಿನ್ನ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ (0, 30, 60, 100 h).

ಚಿತ್ರ 6 ಎರಡು ರಚನೆಗಳ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಕಣಗಳ ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ಗೋಡೆಯ ಬಳಿ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವ್ಯಾಸವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂಚಿನ ಸರಂಧ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಕಣಗಳ ವ್ಯಾಸವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಚಿತ್ರ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಗರಿಷ್ಠ ಅಂಚಿನ ಸರಂಧ್ರತೆಯು 100 ಗಂಟೆಗೆ ಸುಮಾರು 0.99 ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಕಣದ ವ್ಯಾಸವು ಸುಮಾರು 300 μm ಆಗಿದೆ. ಕಣಗಳ ವ್ಯಾಸವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರದೇಶದ ದಪ್ಪವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಣಗಳ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯು ಬದಲಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಗರಿಷ್ಠ ಕಣಗಳ ವ್ಯಾಸವು 1500 μm ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ತಲುಪುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಸರಂಧ್ರತೆ 0.13 ಆಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, PG ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಸೂಪರ್‌ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ರಚನೆ 1 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಭಾಗದ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ದಪ್ಪವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಇದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಬಳಕೆಯ ದರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 6 ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ಕಣದ ವ್ಯಾಸ (ಎಡ) ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆ (ಬಲ) ಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳು, ಕಣದ ವ್ಯಾಸದ ಘಟಕ: μm

ಚಿತ್ರ 7 ರಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಬಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಅಂಚಿನ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್‌ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಅತಿಯಾದ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿರಬಹುದು. ನಂತರದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಬಾಗುವಿಕೆಯ ಮಟ್ಟವು ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಚಿತ್ರ 4 (d) ರಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ರ ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮುಂಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ರಚನೆ 1 ರಲ್ಲಿ, PG ಯ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಬಾಗುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, PG ರಚನೆ 1 ರ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. 100 h ನಂತರ ರಚನೆ 1 ರ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮಧ್ಯದ ದಪ್ಪವು ರಚನೆ 0 ರ ಕೇವಲ 68% ಆಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 7 30, 60, ಮತ್ತು 100 ಗಂಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಬದಲಾವಣೆಗಳು

ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರಿಂದ ಬೆಳೆದ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರ 8(a) ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ 8(b) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ರಚನೆ 0 ರ ಸ್ಫಟಿಕವು ಕೇಂದ್ರ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಏರಿಳಿತಗಳು ಮತ್ತು ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯೊಂದಿಗೆ ಕಾನ್ಕೇವ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಪೀನತೆಯು ಅನಿಲ-ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾಗಣೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಟ್ಟದ ಅಸಮಂಜಸತೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಂಭವವು ಕಡಿಮೆ C/Si ಅನುಪಾತಕ್ಕೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ. ರಚನೆ 1 ರಿಂದ ಬೆಳೆದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಸ್ವಲ್ಪ ಪೀನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಯಾವುದೇ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆ ಕಂಡುಬರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ದಪ್ಪವು PG ಇಲ್ಲದೆ ಸ್ಫಟಿಕದ 65% ಆಗಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ರಚನೆ 1 ರ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದೊಂದಿಗೆ, ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ತ್ವರಿತ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಾರೆ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 8 ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ SiC ಹರಳುಗಳು

ತೀರ್ಮಾನ

ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ಒಟ್ಟಾರೆ ತಾಪಮಾನದ ಸುಧಾರಣೆಗೆ ಮತ್ತು ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನದ ಏಕರೂಪತೆಯ ಸುಧಾರಣೆಗೆ PG ಸಹಕಾರಿಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಉತ್ಪತನ ಮತ್ತು ಬಳಕೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ; ಮೇಲಿನ ಮತ್ತು ಕೆಳಗಿನ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ ಮೇಲ್ಮೈಯ ರೇಡಿಯಲ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಪೀನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ, PG ಯ ಪರಿಚಯವು ಒಟ್ಟಾರೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವರ್ಗಾವಣೆ ದರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, PG ಹೊಂದಿರುವ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, PG ಅತಿಯಾದ ಅಂಚಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸಂಭವವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, PG ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪರಿಸರದ C/Si ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಮುಂಭಾಗದ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ, ಇದು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಹಂತ ಬದಲಾವಣೆಯ ಸಂಭವವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, PG ಯ ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧನ ಪರಿಣಾಮವು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಂಭವವನ್ನು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ, PG ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಹೆಚ್ಚು ಪೀನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, SiC ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪರಿಸರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು PG ಒಂದು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ.