സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയിൽ പോറസ് ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ സ്വാധീനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള സംഖ്യാ സിമുലേഷൻ പഠനം.

അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയസി.ഐ.സിഉയർന്ന താപനിലയിൽ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സപ്ലൈമേഷൻ, വിഘടനം, താപനില ഗ്രേഡിയന്റിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ വാതക ഘട്ട പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഗതാഗതം, വിത്ത് പരലിൽ വാതക ഘട്ട പദാർത്ഥങ്ങളുടെ പുനർക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ വളർച്ച എന്നിങ്ങനെ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ക്രൂസിബിളിന്റെ ഉൾഭാഗം മൂന്ന് ഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണം, വളർച്ചാ അറ, വിത്ത് പരൽ. യഥാർത്ഥ റെസിസ്റ്റീവ് അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു സംഖ്യാ സിമുലേഷൻ മോഡൽ വരച്ചു.സി.ഐ.സിഒറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ ഉപകരണങ്ങൾ (ചിത്രം 1 കാണുക). കണക്കുകൂട്ടലിൽ: അടിഭാഗംക്രൂസിബിൾസൈഡ് ഹീറ്ററിന്റെ അടിയിൽ നിന്ന് 90 മില്ലീമീറ്റർ അകലെയാണ്, ക്രൂസിബിളിന്റെ മുകളിലെ താപനില 2100 ℃ ആണ്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ കണിക വ്യാസം 1000 μm ആണ്, പോറോസിറ്റി 0.6 ആണ്, വളർച്ചാ മർദ്ദം 300 Pa ആണ്, വളർച്ചാ സമയം 100 മണിക്കൂർ ആണ്. PG കനം 5 മില്ലീമീറ്ററാണ്, വ്യാസം ക്രൂസിബിളിന്റെ ആന്തരിക വ്യാസത്തിന് തുല്യമാണ്, കൂടാതെ ഇത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മുകളിൽ 30 മില്ലീമീറ്റർ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. കണക്കുകൂട്ടലിൽ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സപ്ലൈമേഷൻ, കാർബണൈസേഷൻ, റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ പ്രക്രിയകൾ എന്നിവ പരിഗണിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ PG, ഗ്യാസ് ഫേസ് പദാർത്ഥങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം പരിഗണിക്കപ്പെടുന്നില്ല. കണക്കുകൂട്ടലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഭൗതിക സ്വത്ത് പാരാമീറ്ററുകൾ പട്ടിക 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ചിത്രം 1 സിമുലേഷൻ കണക്കുകൂട്ടൽ മാതൃക. (എ) ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച സിമുലേഷനുള്ള താപ ഫീൽഡ് മാതൃക; (ബി) ക്രൂസിബിളിന്റെ ആന്തരിക മേഖലയുടെ വിഭജനവും അനുബന്ധ ശാരീരിക പ്രശ്നങ്ങളും

പട്ടിക 1 കണക്കുകൂട്ടലിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ചില ഭൗതിക പാരാമീറ്ററുകൾ

ചിത്രം 2(a) കാണിക്കുന്നത് PG-ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഘടനയുടെ (ഘടന 1 എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്) താപനില PG-ക്ക് താഴെയുള്ള PG-രഹിത ഘടനയേക്കാൾ (ഘടന 0 എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്) കൂടുതലും PG-ക്ക് മുകളിലുള്ള ഘടന 0-നേക്കാൾ കുറവുമാണ്. മൊത്തത്തിലുള്ള താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് വർദ്ധിക്കുന്നു, കൂടാതെ PG ഒരു താപ-ഇൻസുലേറ്റിംഗ് ഏജന്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ചിത്രങ്ങൾ 2(b) ഉം 2(c) ഉം അനുസരിച്ച്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മേഖലയിലെ ഘടന 1 ന്റെ അക്ഷീയ, റേഡിയൽ താപനില ഗ്രേഡിയന്റുകൾ ചെറുതാണ്, താപനില വിതരണം കൂടുതൽ ഏകീകൃതമാണ്, കൂടാതെ മെറ്റീരിയലിന്റെ സപ്ലൈമേഷൻ കൂടുതൽ പൂർണ്ണവുമാണ്. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മേഖലയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ചിത്രം 2(c) ഘടന 1 ന്റെ വിത്ത് ക്രിസ്റ്റലിലെ റേഡിയൽ താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് വലുതാണെന്ന് കാണിക്കുന്നു, ഇത് വ്യത്യസ്ത താപ കൈമാറ്റ മോഡുകളുടെ വ്യത്യസ്ത അനുപാതങ്ങൾ മൂലമാകാം, ഇത് ഒരു കോൺവെക്സ് ഇന്റർഫേസ് ഉപയോഗിച്ച് ക്രിസ്റ്റലിനെ വളരാൻ സഹായിക്കുന്നു. ചിത്രം 2(d) ൽ, വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ ക്രൂസിബിളിലെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിലെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്ന പ്രവണത കാണിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഘടന 0 നും ഘടന 1 നും ഇടയിലുള്ള താപനില വ്യത്യാസം അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മേഖലയിൽ ക്രമേണ കുറയുകയും വളർച്ചാ ചേമ്പറിൽ ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ചിത്രം 2 ക്രൂസിബിളിലെ താപനില വിതരണവും മാറ്റങ്ങളും. (എ) 0 മണിക്കൂറിൽ ഘടന 0 (ഇടത്) ന്റെയും (വലത്) ഘടന 1 ന്റെയും ക്രൂസിബിളിനുള്ളിലെ താപനില വിതരണം, യൂണിറ്റ്: ℃; (ബി) അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ അടിയിൽ നിന്ന് വിത്ത് ക്രിസ്റ്റലിലേക്കുള്ള ഘടന 0 ന്റെയും 1 ന്റെയും ക്രൂസിബിളിന്റെ മധ്യരേഖയിലെ താപനില വിതരണം 0 മണിക്കൂറിൽ; (സി) വിത്ത് ക്രിസ്റ്റൽ ഉപരിതലത്തിലും (എ) അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതലത്തിലും (ബി), മധ്യ (സി) അടിയിലും (ഡി) 0 മണിക്കൂറിൽ, തിരശ്ചീന അക്ഷം r എന്നത് എ യുടെ വിത്ത് ക്രിസ്റ്റൽ ആരവും ബി ~ ഡി യുടെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണ ആരവുമാണ്; (ഡി) 0, 30, 60, 100 മണിക്കൂറിൽ ഘടന 0 ന്റെയും ഘടന 1 ന്റെയും വളർച്ചാ അറയുടെ മുകൾ ഭാഗം (എ), അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതലം (ബി) യുടെയും മധ്യ (സി) യുടെയും മധ്യഭാഗത്ത് താപനില മാറ്റങ്ങൾ.

ഘടന 0 ന്റെയും ഘടന 1 ന്റെയും ക്രൂസിബിളിൽ വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിലെ മെറ്റീരിയൽ ഗതാഗതം ചിത്രം 3 കാണിക്കുന്നു. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയിലും വളർച്ചാ അറയിലും വാതക ഘട്ട മെറ്റീരിയൽ ഒഴുക്ക് നിരക്ക് സ്ഥാനം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കുന്നു, കൂടാതെ വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ മെറ്റീരിയൽ ഗതാഗതം ദുർബലമാകുന്നു. സിമുലേഷൻ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ആദ്യം ക്രൂസിബിളിന്റെ വശത്തെ ഭിത്തിയിലും പിന്നീട് ക്രൂസിബിളിന്റെ അടിയിലും ഗ്രാഫിറ്റൈസ് ചെയ്യുന്നുവെന്ന് ചിത്രം 3 കാണിക്കുന്നു. കൂടാതെ, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ വീണ്ടും ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ നടക്കുന്നു, വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ അത് ക്രമേണ കട്ടിയാകുകയും ചെയ്യുന്നു. വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉള്ളിലെ മെറ്റീരിയൽ ഒഴുക്ക് നിരക്ക് കുറയുന്നുവെന്ന് ചിത്രം 4 (എ) ഉം 4 (ബി) ഉം കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ 100 മണിക്കൂറിലെ മെറ്റീരിയൽ ഒഴുക്ക് നിരക്ക് പ്രാരംഭ നിമിഷത്തിന്റെ ഏകദേശം 50% ആണ്; എന്നിരുന്നാലും, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ കാരണം അരികിൽ ഒഴുക്ക് നിരക്ക് താരതമ്യേന വലുതാണ്, കൂടാതെ അരികിലെ ഒഴുക്ക് നിരക്ക് 100 മണിക്കൂറിൽ മധ്യഭാഗത്തുള്ള ഒഴുക്ക് നിരക്കിന്റെ 10 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്; കൂടാതെ, ഘടന 1 ലെ PG യുടെ പ്രഭാവം ഘടന 1 ലെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് ഘടന 0 നെക്കാൾ കുറയ്ക്കുന്നു. ചിത്രം 4(c) ൽ, വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയിലും വളർച്ചാ അറയിലും ഉള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ ക്രമേണ ദുർബലമാകുന്നു, കൂടാതെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ കുറയുന്നത് തുടരുന്നു, ഇത് ക്രൂസിബിളിന്റെ അരികിലുള്ള എയർ ഫ്ലോ ചാനൽ തുറക്കുന്നതും മുകളിൽ റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷന്റെ തടസ്സവും മൂലമാണ് സംഭവിക്കുന്നത്; വളർച്ചാ ചേമ്പറിൽ, ഘടന 0 ന്റെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് പ്രാരംഭ 30 മണിക്കൂറിൽ 16% ആയി വേഗത്തിൽ കുറയുന്നു, തുടർന്നുള്ള സമയത്ത് 3% മാത്രമേ കുറയുന്നുള്ളൂ, അതേസമയം വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിലുടനീളം ഘടന 1 താരതമ്യേന സ്ഥിരതയുള്ളതായി തുടരുന്നു. അതിനാൽ, വളർച്ചാ ചേമ്പറിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് സ്ഥിരപ്പെടുത്താൻ PG സഹായിക്കുന്നു. ചിത്രം 4(d) ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് ഫ്രണ്ടിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. പ്രാരംഭ നിമിഷത്തിലും 100 മണിക്കൂറിലും, ഘടന 0 ന്റെ വളർച്ചാ മേഖലയിലെ പദാർത്ഥ ഗതാഗതം ഘടന 1 ൽ ഉള്ളതിനേക്കാൾ ശക്തമാണ്, പക്ഷേ ഘടന 0 ന്റെ അരികിൽ എല്ലായ്പ്പോഴും ഉയർന്ന ഒഴുക്ക് നിരക്ക് ഏരിയയുണ്ട്, ഇത് അരികിൽ അമിത വളർച്ചയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഘടന 1 ലെ PG യുടെ സാന്നിധ്യം ഈ പ്രതിഭാസത്തെ ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്തുന്നു.

ചിത്രം 3 ക്രൂസിബിളിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ. വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ 0, 1 ഘടനകളിലെ വാതക മെറ്റീരിയൽ ഗതാഗതത്തിന്റെ സ്ട്രീംലൈനുകളും (ഇടത്) പ്രവേഗ വെക്റ്ററുകളും (വലത്), പ്രവേഗ വെക്റ്റർ യൂണിറ്റ്: m/s.

ചിത്രം 4 മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റിലെ മാറ്റങ്ങൾ. (എ) 0, 30, 60, 100 മണിക്കൂർ സമയത്ത് ഘടന 0 ന്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മധ്യത്തിലുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് വിതരണത്തിലെ മാറ്റങ്ങൾ, r എന്നത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണത്തിന്റെ ആരമാണ്; (ബി) 0, 30, 60, 100 മണിക്കൂർ സമയത്ത് ഘടന 1 ന്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മധ്യത്തിലുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് വിതരണത്തിലെ മാറ്റങ്ങൾ, r എന്നത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണത്തിന്റെ ആരമാണ്; (സി) കാലക്രമേണ വളർച്ചാ അറയ്ക്കുള്ളിലും (എ, ബി) 0, 1 ഘടനകളുടെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ (സി, ഡി) ഉള്ളിലും മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റിലെ മാറ്റങ്ങൾ; (ഡി) 0, 1 ഘടനകളുടെ സീഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഉപരിതലത്തിനടുത്തുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് വിതരണം, 0, 100 മണിക്കൂർ സമയത്ത്, r എന്നത് സീഡ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ആരമാണ്.

SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ ക്രിസ്റ്റലിൻ സ്ഥിരതയെയും വൈകല്യ സാന്ദ്രതയെയും C/Si ബാധിക്കുന്നു. ചിത്രം 5(a) പ്രാരംഭ നിമിഷത്തിൽ രണ്ട് ഘടനകളുടെയും C/Si അനുപാത വിതരണത്തെ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. ക്രൂസിബിളിന്റെ അടിയിൽ നിന്ന് മുകളിലേക്ക് C/Si അനുപാതം ക്രമേണ കുറയുന്നു, കൂടാതെ ഘടന 1 ന്റെ C/Si അനുപാതം വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ ഘടന 0 നെക്കാൾ എല്ലായ്പ്പോഴും കൂടുതലാണ്. വളർച്ചയ്‌ക്കൊപ്പം C/Si അനുപാതം ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുന്നതായി ചിത്രങ്ങൾ 5(b) ഉം 5(c) ഉം കാണിക്കുന്നു, ഇത് വളർച്ചയുടെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടത്തിൽ ആന്തരിക താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷന്റെ വർദ്ധനവ്, ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളുമായുള്ള വാതക ഘട്ടത്തിൽ Si ഘടകങ്ങളുടെ പ്രതിപ്രവർത്തനം എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ചിത്രം 5(d) ൽ, ഘടന 0 ന്റെയും ഘടന 1 ന്റെയും C/Si അനുപാതങ്ങൾ PG യ്ക്ക് താഴെയാണ് (0, 25 mm), പക്ഷേ PG യ്ക്ക് മുകളിൽ (50 mm) അല്പം വ്യത്യസ്തമാണ്, ക്രിസ്റ്റലിനെ സമീപിക്കുമ്പോൾ വ്യത്യാസം ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുന്നു. പൊതുവേ, ഘടന 1 ന്റെ C/Si അനുപാതം കൂടുതലാണ്, ഇത് ക്രിസ്റ്റൽ രൂപം സ്ഥിരപ്പെടുത്താനും ഘട്ടം പരിവർത്തനത്തിന്റെ സാധ്യത കുറയ്ക്കാനും സഹായിക്കുന്നു.

ചിത്രം 5 C/Si അനുപാതത്തിന്റെ വിതരണവും മാറ്റങ്ങളും. (a) 0 മണിക്കൂറിൽ ഘടന 0 (ഇടത്) ലും (വലത്) ലും ഉള്ള ക്രൂസിബിളുകളിലെ C/Si അനുപാത വിതരണം; (b) വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ (0, 30, 60, 100 മണിക്കൂർ) ഘടന 0 ന്റെ ക്രൂസിബിളിന്റെ മധ്യരേഖയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത ദൂരങ്ങളിൽ C/Si അനുപാതം; (c) വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ (0, 30, 60, 100 മണിക്കൂർ) ഘടന 1 ന്റെ ക്രൂസിബിളിന്റെ മധ്യരേഖയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത ദൂരങ്ങളിൽ C/Si അനുപാതം; (d) വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ (0, 30, 60, 100 മണിക്കൂർ) ഘടന 0 ന്റെ ക്രൂസിബിളിന്റെ മധ്യരേഖയിൽ നിന്നും (ഡാഷ് ചെയ്ത രേഖ) ഘടന 1 ന്റെ മധ്യരേഖയിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്ത ദൂരങ്ങളിൽ (0, 25, 50, 75, 100 മില്ലീമീറ്റർ) C/Si അനുപാതത്തിന്റെ താരതമ്യം.

ചിത്രം 6, രണ്ട് ഘടനകളുടെയും അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മേഖലകളുടെ കണിക വ്യാസത്തിലും സുഷിരത്തിലും വരുന്ന മാറ്റങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ക്രൂസിബിൾ ഭിത്തിക്ക് സമീപം അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വ്യാസം കുറയുകയും പോറോസിറ്റി വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്നും, അരികിലെ പോറോസിറ്റി വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും, വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ കണിക വ്യാസം കുറയുന്നുവെന്നും ചിത്രം കാണിക്കുന്നു. പരമാവധി എഡ്ജ് പോറോസിറ്റി 100 മണിക്കൂറിൽ ഏകദേശം 0.99 ആണ്, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ കണികാ വ്യാസം ഏകദേശം 300 μm ആണ്. കണിക വ്യാസം വർദ്ധിക്കുകയും അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മുകൾ ഭാഗത്ത് പോറോസിറ്റി കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷന് അനുസൃതമാണ്. വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ ഏരിയയുടെ കനം വർദ്ധിക്കുന്നു, കൂടാതെ കണിക വലുപ്പവും പോറോസിറ്റിയും മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. പരമാവധി കണികാ വ്യാസം 1500 μm-ൽ കൂടുതലായി എത്തുന്നു, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ പോറോസിറ്റി 0.13 ആണ്. കൂടാതെ, PG അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണത്തിന്റെ താപനില വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും വാതക സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ ചെറുതാകുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ, ഘടന 1 ന്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മുകൾ ഭാഗത്തിന്റെ റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ കനം ചെറുതാണ്, ഇത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉപയോഗ നിരക്ക് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

ചിത്രം 6 വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ ഘടന 0 ന്റെയും ഘടന 1 ന്റെയും അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണത്തിന്റെ കണിക വ്യാസത്തിലും (ഇടത്) പോറോസിറ്റിയിലും (വലത്) മാറ്റങ്ങൾ, കണികാ വ്യാസ യൂണിറ്റ്: μm

ചിത്രം 7, വളർച്ചയുടെ തുടക്കത്തിൽ ഘടന 0 വളയുന്നതായി കാണിക്കുന്നു, ഇത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ അരികിലെ ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന അമിതമായ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം. തുടർന്നുള്ള വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ വാർപ്പിംഗിന്റെ അളവ് ദുർബലമാകുന്നു, ഇത് ചിത്രം 4 (d) ലെ ഘടന 0 ന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ മുൻവശത്തുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റിലെ മാറ്റവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ഘടന 1 ൽ, PG യുടെ പ്രഭാവം കാരണം, ക്രിസ്റ്റൽ ഇന്റർഫേസ് വാർപ്പിംഗ് കാണിക്കുന്നില്ല. കൂടാതെ, PG ഘടന 1 ന്റെ വളർച്ചാ നിരക്കിനെ ഘടന 0 ന്റെ വളർച്ചാ നിരക്കിനേക്കാൾ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു. 100 മണിക്കൂറിനു ശേഷമുള്ള ഘടന 1 ന്റെ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ മധ്യ കനം ഘടന 0 ന്റെ 68% മാത്രമാണ്.

ചിത്രം 7: 30, 60, 100 h എന്നിവയിൽ ഘടന 0, ഘടന 1 ക്രിസ്റ്റലുകൾ എന്നിവയുടെ ഇന്റർഫേസ് മാറ്റങ്ങൾ.

സംഖ്യാ സിമുലേഷന്റെ പ്രക്രിയാ സാഹചര്യങ്ങളിലാണ് ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച നടത്തിയത്. ഘടന 0 ഉം ഘടന 1 ഉം അനുസരിച്ച് വളരുന്ന പരലുകൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 8(a) യിലും ചിത്രം 8(b) യിലും കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഘടന 0 ന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഒരു കോൺകേവ് ഇന്റർഫേസ് കാണിക്കുന്നു, മധ്യഭാഗത്ത് തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളും അരികിൽ ഒരു ഘട്ടം സംക്രമണവും ഉണ്ട്. ഉപരിതല കോൺവെക്സിറ്റി വാതക-ഘട്ട വസ്തുക്കളുടെ ഗതാഗതത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത അളവിലുള്ള അസമത്വത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഘട്ടം സംക്രമണത്തിന്റെ സംഭവം കുറഞ്ഞ C/Si അനുപാതവുമായി യോജിക്കുന്നു. ഘടന 1 വഴി വളരുന്ന ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ഇന്റർഫേസ് ചെറുതായി കുത്തനെയുള്ളതാണ്, ഘട്ടം സംക്രമണം കണ്ടെത്തിയില്ല, കൂടാതെ കനം PG ഇല്ലാതെ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ 65% ആണ്. പൊതുവേ, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ ഫലങ്ങൾ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, ഘടന 1 ന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഇന്റർഫേസിൽ വലിയ റേഡിയൽ താപനില വ്യത്യാസത്തോടെ, അരികിലെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വളർച്ച അടിച്ചമർത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ മൊത്തത്തിലുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് മന്ദഗതിയിലാണ്. മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രവണത സംഖ്യാ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

ചിത്രം 8 ഘടന 0 നും ഘടന 1 നും കീഴിൽ വളരുന്ന SiC പരലുകൾ

തീരുമാനം

അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള താപനില മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും അച്ചുതണ്ടിന്റെയും റേഡിയലിന്റെയും താപനില ഏകത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും PG സഹായകമാണ്, ഇത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ പൂർണ്ണമായ സപ്ലൈമേഷനും ഉപയോഗവും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു; മുകളിലും താഴെയുമുള്ള താപനില വ്യത്യാസം വർദ്ധിക്കുന്നു, കൂടാതെ സീഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഉപരിതലത്തിന്റെ റേഡിയൽ ഗ്രേഡിയന്റ് വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് കോൺവെക്സ് ഇന്റർഫേസ് വളർച്ച നിലനിർത്താൻ സഹായിക്കുന്നു. മാസ് ട്രാൻസ്ഫറിന്റെ കാര്യത്തിൽ, PG യുടെ ആമുഖം മൊത്തത്തിലുള്ള മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ നിരക്ക് കുറയ്ക്കുന്നു, PG അടങ്ങിയ ഗ്രോത്ത് ചേമ്പറിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് കാലത്തിനനുസരിച്ച് കുറയുന്നു, കൂടാതെ മുഴുവൻ വളർച്ചാ പ്രക്രിയയും കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്. അതേസമയം, അമിതമായ എഡ്ജ് മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ ഉണ്ടാകുന്നതിനെ PG ഫലപ്രദമായി തടയുന്നു. കൂടാതെ, വളർച്ചാ പരിസ്ഥിതിയുടെ C/Si അനുപാതവും PG വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് സീഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഇന്റർഫേസിന്റെ മുൻവശത്ത്, ഇത് വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ ഘട്ടം മാറ്റം സംഭവിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. അതേസമയം, PG യുടെ താപ ഇൻസുലേഷൻ പ്രഭാവം അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മുകൾ ഭാഗത്ത് റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ സംഭവിക്കുന്നത് ഒരു പരിധിവരെ കുറയ്ക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക്, PG ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് മന്ദഗതിയിലാക്കുന്നു, പക്ഷേ വളർച്ചാ ഇന്റർഫേസ് കൂടുതൽ കോൺവെക്സാണ്. അതുകൊണ്ട്, SiC ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ വളർച്ചാ അന്തരീക്ഷം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള ഫലപ്രദമായ മാർഗമാണ് PG.