ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ (SiC) ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍ କ'ଣ?

ସି.ଆଇ.ସି.ଏଥିରେ ବଡ଼ ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍, ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ପରିବାହିତା, ଉଚ୍ଚ କ୍ରିଟିକାଲ୍ ବ୍ରେକଡାଉନ୍ ଫିଲ୍ଡ ଶକ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ସାଚୁରେସନ୍ ଡ୍ରିଫ୍ଟ ହାରର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ରହିଛି। ଏହା ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା, ଉଚ୍ଚ ଚାପ, ଉଚ୍ଚ ଆବୃତ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ପରିସ୍ଥିତିରେ ପ୍ରୟୋଗ ଆବଶ୍ୟକତା ପୂରଣ କରିପାରିବ। ଏହାକୁ ନୂତନ ଶକ୍ତି ଯାନ, ଫଟୋଭୋଲ୍ଟିକ୍ସ, ଶିଳ୍ପ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ, ରେଡିଓ ଆବୃତ୍ତି ଯୋଗାଯୋଗ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟାପକ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ। ସମ୍ବନ୍ଧିତ ଶିଳ୍ପଗୁଡ଼ିକର ଦ୍ରୁତ ବିକାଶ ସହିତ, ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରାଯାଇଥିବା ତୃତୀୟ-ପିଢ଼ିର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ବଜାର ନୂତନ ସୁଯୋଗ ଆଣିଛି।

ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉତ୍ପାଦନର ମୁଖ୍ୟ ଲିଙ୍କ ହେଉଛି ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍, ଏବଂ ମୂଳ ଉପକରଣ ହେଉଛି ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍। ପାରମ୍ପରିକ ସ୍ଫଟିକ ସିଲିକନ୍-ଗ୍ରେଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍ ପରି, ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍ ଗଠନ ବହୁତ ଜଟିଳ ନୁହେଁ। ଏହା ମୁଖ୍ୟତଃ ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍ ବଡି, ଗରମ ପ୍ରଣାଳୀ, କଏଲ୍ ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ ମେକାନିଜିମ୍, ଭାକ୍ୟୁମ୍ ଅଧିଗ୍ରହଣ ଏବଂ ମାପ ପ୍ରଣାଳୀ, ଗ୍ୟାସ୍ ପଥ ପ୍ରଣାଳୀ, ଶୀତଳ ପ୍ରଣାଳୀ, ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ପ୍ରଣାଳୀ ଇତ୍ୟାଦିକୁ ନେଇ ଗଠିତ। ତାପଜ କ୍ଷେତ୍ର ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଅବସ୍ଥା ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣବତ୍ତା, ଆକାର, ଚଳକତା ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପ୍ରମୁଖ ସୂଚକଗୁଡ଼ିକର ପ୍ରମୁଖ ସୂଚକ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରେ।

Ⅰ. ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ଅସୁବିଧା

ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ତାପମାତ୍ରା ବହୁତ ଅଧିକ ଏବଂ ଏହାକୁ ନିରୀକ୍ଷଣ କରାଯାଇପାରିବ ନାହିଁ, ତେଣୁ ମୁଖ୍ୟ କଷ୍ଟ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ହିଁ ରହିଛି:

(1)ତାପଜ କ୍ଷେତ୍ରକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାରେ କଷ୍ଟ: ବନ୍ଦ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଗହ୍ବରର ନିରୀକ୍ଷଣ କଷ୍ଟକର ଏବଂ ଅନିୟନ୍ତ୍ରିତ। ପାରମ୍ପରିକ ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଦ୍ରବଣ-ଟାଣାଯାଇଥିବା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଉପକରଣ ପରି, ଯେଉଁଥିରେ ଉଚ୍ଚ ଡିଗ୍ରୀ ସ୍ୱୟଂଚାଳିତତା ଅଛି ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ, ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ଏବଂ ସମାୟୋଜିତ କରାଯାଇପାରିବ, ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକ 2,000°C ଉପରେ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ପରିବେଶରେ ଏକ ବନ୍ଦ ସ୍ଥାନରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ଏବଂ ଉତ୍ପାଦନ ସମୟରେ ବୃଦ୍ଧି ତାପମାତ୍ରାକୁ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ, ଯାହା ତାପମାତ୍ରା ନିୟନ୍ତ୍ରଣକୁ କଷ୍ଟକର କରିଥାଏ;

(2)ସ୍ଫଟିକ ରୂପକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାରେ କଷ୍ଟକରତା: ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ମାଇକ୍ରୋପାଇପ୍, ପଲିମର୍ଫିକ୍ ଇନକ୍ଲୁସନ୍, ଡିସଲୋକେସନ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ତ୍ରୁଟି ଘଟିବାର ସମ୍ଭାବନା ଥାଏ, ଏବଂ ସେମାନେ ପରସ୍ପରକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରନ୍ତି ଏବଂ ବିକଶିତ ହୁଅନ୍ତି। ମାଇକ୍ରୋପାଇପ୍ (MP) ହେଉଛି ଅନେକ ମାଇକ୍ରୋନ୍ ରୁ ଦଶ ମାଇକ୍ରୋନ୍ ଆକାରର ଏକ ପ୍ରକାର ତ୍ରୁଟି, ଯାହା ଡିଭାଇସର ଘାତକ ତ୍ରୁଟି। ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସିଙ୍ଗଲ୍ ସ୍ଫଟିକରେ 200 ରୁ ଅଧିକ ବିଭିନ୍ନ ସ୍ଫଟିକ ରୂପ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ, କିନ୍ତୁ କେବଳ କିଛି ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ (4H ପ୍ରକାର) ହେଉଛି ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ଆବଶ୍ୟକ ଅର୍ଦ୍ଧଚାଳକ ସାମଗ୍ରୀ। ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ସ୍ଫଟିକ ରୂପ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଘଟିବାର ସମ୍ଭାବନା ଥାଏ, ଯାହା ଫଳରେ ବହୁରୂପୀ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତି ତ୍ରୁଟି ଦେଖାଯାଏ। ତେଣୁ, ସିଲିକନ୍-କାର୍ବନ ଅନୁପାତ, ବୃଦ୍ଧି ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟ, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାର ଏବଂ ଗ୍ୟାସ ପ୍ରବାହ ଚାପ ଭଳି ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ।

ଏହା ସହିତ, ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସିଙ୍ଗଲ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ତାପଜ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏକ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟ ଅଛି, ଯାହା ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ସ୍ଥାନୀୟ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଚାପ ଏବଂ ଫଳସ୍ୱରୂପ ବିସ୍ଥାପନ (ବେସାଲ୍ ପ୍ଲେନ୍ ବିସ୍ଥାପନ BPD, ସ୍କ୍ରୁ ବିସ୍ଥାପନ TSD, ଏଜ୍ ବିସ୍ଥାପନ TED) ଆଡ଼କୁ ନେଇଥାଏ, ଯାହା ଫଳରେ ପରବର୍ତ୍ତୀ ଏପିଟାକ୍ସି ଏବଂ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଗୁଣବତ୍ତା ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ପ୍ରଭାବିତ ହୁଏ।

(୩)କଷ୍ଟକର ଡୋପିଂ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ: ଦିଗଦର୍ଶନ ଡୋପିଂ ସହିତ ଏକ ପରିବାହୀ ସ୍ଫଟିକ ପାଇବା ପାଇଁ ବାହ୍ୟ ଅଶୁଦ୍ଧିର ପ୍ରବେଶକୁ କଡ଼ାକଡ଼ି ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାକୁ ପଡିବ;

(୪)ଧୀର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର: ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ବହୁତ ଧୀର। ପାରମ୍ପରିକସିଲିକନ୍ ସାମଗ୍ରୀଏକ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍‌ରେ ପରିଣତ ହେବା ପାଇଁ କେବଳ 3 ଦିନ ଆବଶ୍ୟକ, ଯେତେବେଳେ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍‌ଗୁଡ଼ିକୁ 7 ଦିନ ଆବଶ୍ୟକ। ଏହା ସ୍ୱାଭାବିକ ଭାବରେ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡର ଉତ୍ପାଦନ ଦକ୍ଷତା ହ୍ରାସ କରେ ଏବଂ ଉତ୍ପାଦନ ବହୁତ ସୀମିତ କରିଥାଏ।

ଅନ୍ୟପକ୍ଷରେ, ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧିର ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଦାବିଦାର, ଯେଉଁଥିରେ ଉପକରଣର ବାୟୁରୋଧ, ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଚାମ୍ବରରେ ଗ୍ୟାସ ଚାପର ସ୍ଥିରତା, ଗ୍ୟାସ ପ୍ରବେଶ ସମୟର ସଠିକ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ, ଗ୍ୟାସ ଅନୁପାତର ସଠିକତା ଏବଂ ଜମା ତାପମାତ୍ରାର କଠୋର ପରିଚାଳନା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ବିଶେଷକରି, ଡିଭାଇସର ସହଜ ଭୋଲଟେଜ୍ ସ୍ତରର ଉନ୍ନତି ସହିତ, ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱେଫରର ମୂଳ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାର କଷ୍ଟକରତା ଯଥେଷ୍ଟ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଛି।

ଏହା ସହିତ, ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଘନତା ବୃଦ୍ଧି ସହିତ, ପ୍ରତିରୋଧର ସମାନତାକୁ କିପରି ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରାଯିବ ଏବଂ ଘନତା ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ସହିତ ତ୍ରୁଟି ଘନତାକୁ କିପରି ହ୍ରାସ କରାଯିବ ତାହା ଆଉ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ପାଲଟିଛି। ବିଦ୍ୟୁତିକୃତ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ବ୍ୟବସ୍ଥାରେ, ବିଭିନ୍ନ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ସଠିକ୍ ଏବଂ ସ୍ଥିର ଭାବରେ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ କରାଯାଇପାରିବ ତାହା ନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ-ସଠିକତା ସେନ୍ସର ଏବଂ ଆକ୍ଟୁଏଟରଗୁଡ଼ିକୁ ଏକୀକୃତ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ। ସେହି ସମୟରେ, ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଆଲଗୋରିଦମର ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନ୍ ମଧ୍ୟ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। ବିଭିନ୍ନ ପରିବର୍ତ୍ତନ ସହିତ ଖାପ ଖୁଆଇବା ପାଇଁ ଫିଡବ୍ୟାକ୍ ସିଗନାଲ ଅନୁସାରେ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ରଣନୀତିକୁ ବାସ୍ତବ ସମୟରେ ସଜାଡ଼ିବାକୁ ସକ୍ଷମ ହେବା ଆବଶ୍ୟକ।ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧିପ୍ରକ୍ରିୟା।

Ⅱ. ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ତିଆରିରେ ମୁଖ୍ୟ ଅସୁବିଧା:

1. ବୃଦ୍ଧି ତାପମାତ୍ରା 2000 ℃ ଉପରେ, ଯାହା ସିଲିକନ୍ ଅପେକ୍ଷା ଦୁଇଗୁଣ ଅଧିକ।

୨. ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ସମୟରେ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍‌ର ଘନତା କମ୍ ଥାଏ, ଏବଂ ଏକ ୨ ସେମି ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍ ୭ ଦିନରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ।

3. ସ୍ଫଟିକ ପ୍ରକାରର ଆବଶ୍ୟକତା ଅଧିକ, ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ ସହିତ କେବଳ କିଛି ସିଙ୍ଗଲ-ସ୍ଫଟିକ ସିଲିକନ କାର୍ବାଇଡ୍ ଅଛି।

୪. କଟିଂ କ୍ଷୟ ଅଧିକ, ଏବଂ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡର କଠୋରତା ଅତ୍ୟନ୍ତ ଉଚ୍ଚ।

ସଂକ୍ଷେପରେ, ମହଙ୍ଗା ସମୟ ଖର୍ଚ୍ଚ ଏବଂ ଜଟିଳ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍‌ଗୁଡ଼ିକର ଉଚ୍ଚ ମୂଲ୍ୟ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରେ, ଯାହା ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ପ୍ରୟୋଗକୁ ସୀମିତ କରେ।

III. ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଚୁଲିର ବର୍ଗୀକରଣ

ବିଭିନ୍ନ ଗରମ ପଦ୍ଧତି ଅନୁସାରେ, ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଫର୍ଣ୍ଣେସଗୁଡ଼ିକୁ ଇଣ୍ଡେକ୍ସନ୍ ପ୍ରକାର ଏବଂ ପ୍ରତିରୋଧ ପ୍ରକାରରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଇପାରିବ। ବର୍ତ୍ତମାନ, ବଜାରରେ ଥିବା ଅଧିକାଂଶ ଉପକରଣ ଇଣ୍ଡେକ୍ସନ୍ ପ୍ରକାରର, ଯାହାର ସୁବିଧା କମ ମୂଲ୍ୟ, ସରଳ ଗଠନ, ସୁବିଧାଜନକ ରକ୍ଷଣାବେକ୍ଷଣ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ଦକ୍ଷତା ରହିଛି। ତଥାପି, ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକୀୟ ଇଣ୍ଡେକ୍ସନ୍ ପ୍ରଭାବ ଯୋଗୁଁ, ଇଣ୍ଡେକ୍ସନ୍ ହିଟିଂର ଅକ୍ଷୀୟ ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ ରେଡିଆଲ୍ ତାପମାତ୍ରା ଯୋଡ଼ି ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଗତି ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଗୁଣବତ୍ତା ଉଭୟକୁ ବିଚାରକୁ ନେବା ଅସମ୍ଭବ।

ପ୍ରତିରୋଧ ତାପଜ କ୍ଷେତ୍ର ବୃଦ୍ଧି ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ଯଥାକ୍ରମେ ଅକ୍ଷୀୟ ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ ରେଡିଆଲ ତାପମାତ୍ରାକୁ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିପାରିବ, ଯାହା ବଡ଼ ଆକାରର ସ୍ଫଟିକର ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଅନୁକୂଳ ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ହାରକୁ ଉନ୍ନତ କରେ। ଏହା ଭବିଷ୍ୟତର ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣବତ୍ତା 8-ଇଞ୍ଚ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ସମାଧାନ ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ।

ପ୍ରେରଣା ପଦ୍ଧତି ଏବଂ ପ୍ରତିରୋଧ ପଦ୍ଧତି ମଧ୍ୟରେ ତୁଳନା: