Njira yoyambira yaSiCKukula kwa makristalo kumagawidwa m'magulu monga sublimation ndi kuwonongeka kwa zinthu zopangira kutentha kwambiri, kunyamula zinthu za gasi pansi pa kutentha kwa gradient, ndi recrystallization kukula kwa zinthu za gasi pa gasi pa mbewu. Kutengera izi, mkati mwa mbiyayo mumagawidwa m'magawo atatu: malo opangira zinthu zopangira, chipinda chokulirapo ndi kristalo wa mbewu. Chitsanzo choyerekeza manambala chinajambulidwa kutengera resistive yeniyeni.SiCzipangizo zokuliramo makristalo amodzi (onani Chithunzi 1). Mu kuwerengera: pansi pamtandaIli pamtunda wa 90 mm kuchokera pansi pa chotenthetsera cham'mbali, kutentha kwapamwamba kwa chotenthetsera ndi 2100 ℃, kukula kwa tinthu tating'onoting'ono ta zinthu zopangira ndi 1000 μm, porosity ndi 0.6, kuthamanga kwa kukula ndi 300 Pa, ndipo nthawi yokulira ndi maola 100. Kukhuthala kwa PG ndi 5 mm, kukula kwake ndi kofanana ndi kukula kwa mkati kwa chotenthetsera, ndipo ili pamtunda wa 30 mm pamwamba pa zinthu zopangira. Njira zochepetsera kutentha, carbonization, ndi recrystallization ya malo opangira zinthu zopangira zimaganiziridwa powerengera, ndipo momwe zinthu za PG ndi gasi zimagwiritsidwira ntchito siziganiziridwa. Magawo okhudzana ndi kuwerengera a katundu weniweni akuwonetsedwa mu Table 1.
Chithunzi 1 Chitsanzo chowerengera zoyeserera. (a) Chitsanzo cha gawo la kutentha kwa kristalo; (b) Kugawa dera lamkati la choyimbira ndi mavuto ena okhudzana ndi thupi
Gome 1. Ma parameter ena enieni omwe agwiritsidwa ntchito powerengera
Chithunzi 2(a) chikuwonetsa kuti kutentha kwa kapangidwe ka PG (komwe kumatchulidwa kuti kapangidwe 1) ndikokwera kuposa kwa kapangidwe kopanda PG (komwe kumatchulidwa kuti kapangidwe 0) pansi pa PG, komanso kotsika kuposa kapangidwe 0 pamwamba pa PG. Kuchuluka kwa kutentha konse kumawonjezeka, ndipo PG imagwira ntchito ngati chotetezera kutentha. Malinga ndi Zithunzi 2(b) ndi 2(c), kuchuluka kwa kutentha kwa axial ndi radial kwa kapangidwe 1 m'dera la zinthu zopangira ndi kochepa, kugawa kutentha kumakhala kofanana, ndipo sublimation ya zinthuzo ndi yokwanira. Mosiyana ndi dera la zinthu zopangira, Chithunzi 2(c) chikuwonetsa kuti kutentha kwa radial pa kristalo ya mbewu ya kapangidwe 1 ndi kwakukulu, komwe kungayambitsidwe ndi magawo osiyanasiyana a njira zosiyanasiyana zotumizira kutentha, zomwe zimathandiza kristalo kukula ndi mawonekedwe ozungulira. Mu Chithunzi 2(d), kutentha pamalo osiyanasiyana mu crucible kukuwonetsa chizolowezi chowonjezeka pamene kukula kukupita patsogolo, koma kusiyana kwa kutentha pakati pa kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1 kumachepa pang'onopang'ono m'dera la zinthu zopangira ndipo pang'onopang'ono kumawonjezeka m'chipinda chokulirapo.
Chithunzi 2 Kugawa kutentha ndi kusintha kwa chotenthetsera. (a) Kugawa kutentha mkati mwa chotenthetsera cha kapangidwe 0 (kumanzere) ndi kapangidwe 1 (kumanja) pa 0 h, unit: ℃; (b) Kugawa kutentha pakati pa chotenthetsera cha kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1 kuchokera pansi pa zinthu zopangira kupita ku kristalo wa mbewu pa 0 h; (c) Kugawa kutentha kuchokera pakati mpaka m'mphepete mwa chotenthetsera pamwamba pa kristalo wa mbewu (A) ndi pamwamba pa zinthu zopangira (B), pakati (C) ndi pansi (D) pa 0 h, mzere wopingasa r ndi radius ya kristalo wa mbewu ya A, ndi radius ya dera la zinthu zopangira B~D; (d) Kusintha kwa kutentha pakati pa gawo lapamwamba (A), pamwamba pa zinthu zopangira (B) ndi pakati (C) pa chipinda chokulirapo cha kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1 pa 0, 30, 60, ndi 100 h.
Chithunzi 3 chikuwonetsa mayendedwe a zinthu nthawi zosiyanasiyana mu choyimitsira cha kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1. Kuthamanga kwa zinthu za gasi m'dera la zinthu zopangira ndi chipinda chokulira kumawonjezeka ndi kuwonjezeka kwa malo, ndipo mayendedwe a zinthuzo amafooka pamene kukula kukupita patsogolo. Chithunzi 3 chikuwonetsanso kuti pansi pa mikhalidwe yoyeserera, zinthu zopangira zimayamba kujambulidwa pakhoma la mbali ya choyimitsira kenako pansi pa choyimitsira. Kuphatikiza apo, pali kubwezeretsanso pamwamba pa zinthu zopangira ndipo pang'onopang'ono kumakula pamene kukula kukupita patsogolo. Zithunzi 4(a) ndi 4(b) zikuwonetsa kuti kuthamanga kwa zinthu mkati mwa zinthu zopangira kumachepa pamene kukula kukupita patsogolo, ndipo kuthamanga kwa zinthu pa maola 100 ndi pafupifupi 50% ya mphindi yoyamba; komabe, kuthamanga kwa zinthu kumakhala kwakukulu m'mphepete chifukwa cha graphitization ya zinthu zopangira, ndipo kuthamanga kwa zinthu m'mphepete ndi kopitilira nthawi 10 kuposa kuthamanga kwa zinthu zapakati pa maola 100; Kuphatikiza apo, zotsatira za PG mu kapangidwe 1 zimapangitsa kuti liwiro la kuyenda kwa zinthu m'dera la zinthu zopangira 1 likhale lotsika kuposa la kapangidwe 0. Mu Chithunzi 4(c), kuyenda kwa zinthu m'dera la zinthu zopangira komanso chipinda chokulirapo kumachepa pang'onopang'ono pamene kukula kukupita patsogolo, ndipo kuyenda kwa zinthu m'dera la zinthu zopangira kukupitirira kuchepa, zomwe zimachitika chifukwa cha kutseguka kwa njira yoyendera mpweya m'mphepete mwa chophikiracho ndi kutsekeka kwa recrystallization pamwamba; mu chipinda chokulirapo, liwiro la kuyenda kwa zinthu za kapangidwe 0 limachepa mofulumira m'maola 30 oyambirira kufika pa 16%, ndipo limachepa ndi 3% yokha panthawi yotsatira, pomwe kapangidwe 1 kamakhalabe kokhazikika panthawi yonse yokulira. Chifukwa chake, PG imathandizira kukhazikika kwa liwiro la kuyenda kwa zinthu mu chipinda chokulirapo. Chithunzi 4(d) chikuyerekeza liwiro la kuyenda kwa zinthu kutsogolo kwa kukula kwa kristalo. Pa nthawi yoyamba ndi maola 100, kunyamula zinthu mu dera lokulira la kapangidwe ka 0 kumakhala kolimba kuposa komwe kuli mu kapangidwe ka 1, koma nthawi zonse pamakhala malo othamanga kwambiri m'mphepete mwa kapangidwe ka 0, zomwe zimapangitsa kuti pakhale kukula kwakukulu m'mphepete. Kupezeka kwa PG mu kapangidwe ka 1 kumaletsa izi.
Chithunzi 3 Kuyenda kwa zinthu mu chotenthetsera. Kuwongolera (kumanzere) ndi ma vector a liwiro (kumanja) la kayendedwe ka zinthu za mpweya m'mapangidwe 0 ndi 1 nthawi zosiyanasiyana, vector ya liwiro gawo: m/s
Chithunzi 4 Kusintha kwa kuchuluka kwa kayendedwe ka zinthu. (a) Kusintha kwa kuchuluka kwa kayendedwe ka zinthu pakati pa zinthu zopangira kapangidwe ka 0 pa 0, 30, 60, ndi 100 h, r ndi radius ya dera la zinthu zopangira; (b) Kusintha kwa kuchuluka kwa kayendedwe ka zinthu pakati pa zinthu zopangira kapangidwe ka 1 pa 0, 30, 60, ndi 100 h, r ndi radius ya dera la zinthu zopangira; (c) Kusintha kwa kuchuluka kwa kayendedwe ka zinthu mkati mwa chipinda chokulirapo (A, B) ndi mkati mwa zinthu zopangira (C, D) za kapangidwe ka 0 ndi 1 pakapita nthawi; (d) Kuchuluka kwa kayendedwe ka zinthu pafupi ndi pamwamba pa galasi la mbewu za kapangidwe ka 0 ndi 1 pa 0 ndi 100 h, r ndi radius ya galasi la mbewu
C/Si imakhudza kukhazikika kwa makristalo ndi kuchuluka kwa zolakwika za kukula kwa makristalo a SiC. Chithunzi 5(a) chikuyerekeza kugawa kwa C/Si kwa kapangidwe kake koyamba. Chiŵerengero cha C/Si chimachepa pang'onopang'ono kuchokera pansi kupita pamwamba pa chowumitsira, ndipo chiŵerengero cha C/Si cha kapangidwe ka 1 nthawi zonse chimakhala chokwera kuposa cha kapangidwe ka 0 pamalo osiyanasiyana. Zithunzi 5(b) ndi 5(c) zikuwonetsa kuti chiŵerengero cha C/Si chimawonjezeka pang'onopang'ono ndi kukula, zomwe zikugwirizana ndi kuwonjezeka kwa kutentha kwamkati pagawo lomaliza la kukula, kukulitsa kwa graphitization yazinthu zopangira, ndi momwe zigawo za Si zimagwirira ntchito mu gawo la mpweya ndi chowumitsira cha graphite. Mu Chithunzi 5(d), chiŵerengero cha C/Si cha kapangidwe ka 0 ndi kapangidwe ka 1 ndi chosiyana kwambiri pansi pa PG (0, 25 mm), koma chosiyana pang'ono pamwamba pa PG (50 mm), ndipo kusiyana kumawonjezeka pang'onopang'ono pamene chikuyandikira kristalo. Kawirikawiri, chiŵerengero cha C/Si cha kapangidwe ka 1 ndi chapamwamba, chomwe chimathandiza kukhazikika kwa mawonekedwe a kristalo ndikuchepetsa mwayi wosintha kwa gawo.
Chithunzi 5 Kugawa ndi kusintha kwa chiŵerengero cha C/Si. (a) Kugawa kwa chiŵerengero cha C/Si m'mabokosi a kapangidwe 0 (kumanzere) ndi kapangidwe 1 (kumanja) pa 0 h; (b) Chiŵerengero cha C/Si pa mtunda wosiyana kuchokera ku mzere wapakati wa bokosi la kapangidwe 0 nthawi zosiyanasiyana (0, 30, 60, 100 h); (c) Chiŵerengero cha C/Si pa mtunda wosiyana kuchokera ku mzere wapakati wa bokosi la kapangidwe 1 nthawi zosiyanasiyana (0, 30, 60, 100 h); (d) Kuyerekeza kwa chiŵerengero cha C/Si pa mtunda wosiyana (0, 25, 50, 75, 100 mm) kuchokera ku mzere wapakati wa bokosi la kapangidwe 0 (mzere wolimba) ndi kapangidwe 1 (mzere wodulidwa) nthawi zosiyanasiyana (0, 30, 60, 100 h).
Chithunzi 6 chikuwonetsa kusintha kwa tinthu tating'onoting'ono ndi porosity ya madera a zinthu zopangira zamkati mwa nyumba ziwirizi. Chithunzichi chikuwonetsa kuti m'mimba mwake wa zinthu zopangira zinthu zamkati umachepa ndipo porosity imawonjezeka pafupi ndi khoma lophimbidwa, ndipo porosity ya m'mphepete ikupitirira kuwonjezeka ndipo m'mimba mwake wa tinthu tating'onoting'ono ikupitirira kuchepa pamene kukula kukupita patsogolo. Porosity yayikulu ya m'mphepete ndi pafupifupi 0.99 pa maola 100, ndipo m'mimba mwake wa tinthu tating'onoting'ono ndi pafupifupi 300 μm. M'mimba mwake wa tinthu tating'onoting'ono umawonjezeka ndipo porosity imachepa pamwamba pa zinthu zopangira, zomwe zikugwirizana ndi recrystallization. Kukhuthala kwa malo obwezeretsanso kumawonjezeka pamene kukula kukupita patsogolo, ndipo kukula kwa tinthu tating'onoting'ono ndi porosity zimapitirira kusintha. M'mimba mwake wa tinthu tating'onoting'ono umafika kuposa 1500 μm, ndipo porosity yochepa ndi 0.13. Kuphatikiza apo, popeza PG imawonjezera kutentha kwa malo opangira zinthu zamkati ndipo kukhuta kwa mpweya ndi kochepa, makulidwe a recrystallization a gawo lapamwamba la zinthu zopangira zamkati mwa kapangidwe 1 ndi ochepa, zomwe zimapangitsa kuti kugwiritsa ntchito zinthu zopangira zinthu kukhale bwino.
Chithunzi 6 Kusintha kwa tinthu tating'onoting'ono (kumanzere) ndi porosity (kumanja) kwa malo opangira zinthu 0 ndi kapangidwe 1 nthawi zosiyanasiyana, tinthu tating'onoting'ono tating'onoting'ono: μm
Chithunzi 7 chikuwonetsa kuti kapangidwe ka 0 kamapindika kumayambiriro kwa kukula, komwe kungakhale kogwirizana ndi kuchuluka kwa kuyenda kwa zinthu zomwe zimayambitsidwa ndi graphitization ya m'mphepete mwa zinthu zopangira. Mlingo wa kupindika umachepa panthawi ya kukula komwe kumatsatira, zomwe zikugwirizana ndi kusintha kwa kuchuluka kwa kuyenda kwa zinthu zomwe zili patsogolo pa kukula kwa kristalo kwa kapangidwe ka 0 mu Chithunzi 4 (d). Mu kapangidwe ka 1, chifukwa cha zotsatira za PG, mawonekedwe a kristalo sawonetsa kupindika. Kuphatikiza apo, PG imapangitsanso kuchuluka kwa kukula kwa kapangidwe ka 1 kukhala kotsika kwambiri kuposa kapangidwe ka 0. Kukhuthala kwapakati kwa kristalo ya kapangidwe ka 1 pambuyo pa maola 100 ndi 68% yokha ya kapangidwe ka 0.
Chithunzi 7 Kusintha kwa mawonekedwe a kapangidwe ka 0 ndi kapangidwe ka makhiristo 1 pa maola 30, 60, ndi 100
Kukula kwa makristalo kunachitika motsatira njira yoyeserera manambala. Makristalo omwe adakula pogwiritsa ntchito kapangidwe ka 0 ndi kapangidwe ka 1 akuwonetsedwa mu Chithunzi 8(a) ndi Chithunzi 8(b), motsatana. Kristalo wa kapangidwe ka 0 akuwonetsa mawonekedwe ozungulira, okhala ndi ma undulations m'dera lapakati komanso kusintha kwa gawo m'mphepete. Kuzungulira kwa pamwamba kumayimira kusagwirizana kwina pakunyamula zinthu za gasi, ndipo kuchitika kwa kusintha kwa gawo kumafanana ndi chiŵerengero chochepa cha C/Si. Mawonekedwe a kristalo omwe adakula pogwiritsa ntchito kapangidwe ka 1 ndi ozungulira pang'ono, palibe kusintha kwa gawo komwe kumapezeka, ndipo makulidwe ake ndi 65% ya kristalo popanda PG. Kawirikawiri, zotsatira za kukula kwa kristalo zimagwirizana ndi zotsatira za kuyeserera, ndi kusiyana kwakukulu kwa kutentha kwa radial pa mawonekedwe a kristalo a kapangidwe ka 1, kukula mwachangu m'mphepete kumachepetsedwa, ndipo kuchuluka kwa kuyenda kwa zinthu zonse kumakhala kocheperako. Chizolowezi chonse chikugwirizana ndi zotsatira za kuyeserera manambala.
Chithunzi 8 Makristalo a SiC omwe amakula pansi pa kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1
Mapeto
PG imathandiza kuti kutentha kwa malo opangira zinthu zopangira zinthu kukhale bwino komanso kuti kutentha kwa axial ndi radial kukhale kofanana, zomwe zimathandiza kuti zinthu zopangira zinthuzo zigwiritsidwe ntchito bwino; kusiyana kwa kutentha pamwamba ndi pansi kumawonjezeka, ndipo kuwala kwa pamwamba pa kristalo ya mbewu kumawonjezeka, zomwe zimathandiza kuti kukula kwa mawonekedwe ozungulira kukhale kozungulira. Ponena za kusamutsa misa, kuyambitsidwa kwa PG kumachepetsa kuchuluka kwa kusamutsa misa, kuchuluka kwa madzi m'chipinda chokulirapo chokhala ndi PG kumasintha pang'ono pakapita nthawi, ndipo njira yonse yokulira imakhala yokhazikika. Nthawi yomweyo, PG imaletsanso kuchitika kwa kusamutsa misa yambiri m'mphepete. Kuphatikiza apo, PG imawonjezeranso chiŵerengero cha C/Si cha malo okulira, makamaka m'mphepete mwa kutsogolo kwa mawonekedwe a kristalo ya mbewu, zomwe zimathandiza kuchepetsa kusintha kwa gawo panthawi yokulira. Nthawi yomweyo, mphamvu ya kutentha ya PG imachepetsa kuchitika kwa recrystallization pamwamba pa zinthu zopangira mpaka pamlingo winawake. Pakukula kwa kristalo, PG imachepetsa kukula kwa kristalo, koma mawonekedwe okulirapo amakhala ozungulira kwambiri. Chifukwa chake, PG ndi njira yothandiza yowongolera malo okulira a makristalo a SiC ndikukweza mtundu wa makristalo.
Nthawi yotumizira: Juni-18-2024