Prinsip Métode PVT Tumuwuhna Kristal Silikon Karbida (SiC)

Métode PVT, anu nami lengkepna nyaéta Physical Vapor Transportation, nyaéta métode umum pikeun numuwuhkeun silikon karbida (SiC)kristal dina suhu luhur sareng tekanan luhur. Prinsip dasarna nyaéta manaskeun bubuk silikon karbida kana sublimasi dina suhu di luhur 2300 ℃ sareng dina lingkungan tekanan handap anu caket kana vakum, ngabentuk réaksi gas anu ngandung komponén gas sapertos Si, Si2C, sareng SiC2. Kusabab tekanan parsial fase gas anu béda tina komponén Si sareng C anu dibentuk ku réaksi sublimasi fase padet, babandingan stoikiometri Si/C bénten-bénten sareng distribusi médan termal. Ku alatan éta, perlu pikeun ngontrol distribusi sareng transportasi komponén fase gas pikeun mastikeun aranjeunna ngahontal posisi kristalisasi khusus dina ruang pertumbuhan.

Pikeun nyegah kristalisasi fase gas anu teu teratur tina ngabentuk silikon karbida polikristalin, kristal siki silikon karbida disimpen di luhur ruang pertumbuhan. Dina dorongan supersaturasi fase gas, komponén fase gas bakal ngendap dina permukaan kristal siki pikeun ngabentuk kristal tunggal silikon karbida. Sakabéh prosés réaksi lumangsung dina ruang pertumbuhan anu katutup, dimana sadaya parameter sistem réaksi digabungkeun. Sagala fluktuasi dina kaayaan pertumbuhan bakal mangaruhan stabilitas pertumbuhan kristal tunggal.

Salian ti éta, struktur kristal tunggal silikon karbida anu raket dina hal orientasi kristalna nyababkeun rupa-rupa metode sambungan atom sareng beungkeutan, sahingga ngabentuk langkung ti 200 bentuk kristal isomer silikon karbida. Panghalang konvérsi énergi antara bentuk kristal anu béda-béda pisan handapna, janten transformasi bentuk kristal kamungkinan pisan lumangsung dina sistem pertumbuhan kristal tunggal PVT, anu ngahasilkeun bentuk kristal target anu teu teratur sareng rupa-rupa cacad kristalisasi. Ku alatan éta, perlu nganggo alat pamariksaan khusus pikeun ngadeteksi bentuk kristal sareng rupa-rupa cacad ingot kristal.

Prosés persiapan silikon karbida ngagaduhan sarat anu luhur pisan, utamina diwujudkeun dina aspék-aspék ieu:

• Aya seueur pangotor lingkungan dina prosés sintésis bubuk silikon karbida, anu ngajantenkeun hésé pikeun kéngingkeun bubuk anu kualitasna luhur. Réaksi anu teu lengkep antara bubuk silikon sareng bubuk karbon salaku sumber réaksi condong nyababkeun ketidakseimbangan dina babandingan Si/C. Bentuk kristal sareng ukuran partikel bubuk silikon karbida saatos sintésis hésé dikontrol.
• Dina kaayaan suhu anu luhur di luhur 2300℃ sareng caket kana vakum, silikon karbida ngalaman transformasi "padet-gas-padet" sareng prosés rekristalisasi dina rohangan grafit anu katutup. Prosés ieu ngagaduhan siklus pertumbuhan anu panjang, hésé dikontrol, sareng rentan ka cacad sapertos mikrotubulus sareng inklusi.
• Silikon karbida ngawengku leuwih ti 200 bentuk kristal anu béda, tapi produksi biasana ngan ukur meryogikeun hiji bentuk kristal. Salila prosés kamekaran, transformasi bentuk kristal rawan kajadian, anu ngahasilkeun cacad inklusi multitipe. Salila prosés persiapan, hésé pikeun ngontrol sacara stabil hiji bentuk kristal anu spésifik, sareng panghalang konvérsi énergi antara bentuk kristal anu béda-béda pisan handapna, anu ningkatkeun kasusah kontrol. Kontrol parameter sareng panalungtikan anu aya hubunganana salami période ieu meryogikeun biaya R&D anu ageung, anu ogé mangrupikeun salah sahiji alesan pikeun biaya silikon karbida anu patuh anu luhur.