Kanuni ya Njia ya PVT Ukuaji wa Fuwele wa Silicon Carbide (SiC)

Mbinu ya PVT, ambayo jina lake kamili ni Usafiri wa Mvuke wa Kimwili, ni njia ya kawaida ya kukuza kabidi ya silikoni (SiC)fuwele chini ya halijoto ya juu na shinikizo la juu. Kanuni yake ya msingi ni kupasha joto unga wa kabaidi ya silikoni hadi usablimishaji kwenye halijoto ya juu ya 2300℃ na katika mazingira yenye shinikizo la chini karibu na utupu, na kutengeneza gesi ya mmenyuko yenye vipengele vya gesi kama vile Si, Si2C, na SiC2. Kutokana na shinikizo tofauti za sehemu ya gesi za vipengele vya Si na C zinazoundwa na mmenyuko wa usablimishaji wa awamu imara, uwiano wa stoichiometric wa Si/C hutofautiana kulingana na usambazaji wa uwanja wa joto. Kwa hivyo, ni muhimu kudhibiti usambazaji na usafirishaji wa vipengele vya awamu ya gesi ili kuhakikisha vinafikia nafasi maalum za fuwele katika chumba cha ukuaji.

Ili kuzuia ufulishaji wa awamu ya gesi usio na mpangilio kutengeneza kabidi ya silikoni yenye polikristali, fuwele za mbegu za silikoni zenye kabidi huwekwa juu ya chumba cha ukuaji. Chini ya msukumo wa kujaa kwa awamu ya gesi, vipengele vya awamu ya gesi vitawekwa kwenye uso wa fuwele ya mbegu ili kuunda fuwele moja ya silikoni yenye kabidi. Mchakato mzima wa mmenyuko hufanyika katika chumba cha ukuaji kilichofungwa, ambapo vigezo vyote vya mfumo wa mmenyuko vimeunganishwa. Kubadilika-badilika kokote katika hali ya ukuaji kutaathiri uthabiti wa ukuaji wa fuwele moja.

Kwa kuongezea, miundo tofauti iliyofungwa kwa karibu ya fuwele moja za silicon carbide kulingana na mwelekeo wao wa fuwele husababisha muunganisho na njia mbalimbali za kuunganisha atomiki, na hivyo kutengeneza zaidi ya aina 200 za fuwele za isoma za silicon carbide. Kizuizi cha ubadilishaji wa nishati kati ya aina tofauti za fuwele ni cha chini sana, kwa hivyo mabadiliko ya umbo la fuwele yana uwezekano mkubwa wa kutokea katika mfumo wa ukuaji wa fuwele moja wa PVT, na kusababisha aina lengwa za fuwele zisizo na mpangilio na kasoro mbalimbali za ufuwele. Kwa hivyo, ni muhimu kutumia vifaa maalum vya ukaguzi ili kugundua umbo la fuwele na kasoro mbalimbali za ingot ya fuwele.

Mchakato wa maandalizi ya kaboni ya silicon una mahitaji ya juu sana, hasa yanaonyeshwa katika nyanja zifuatazo:

• Kuna uchafu mwingi wa kimazingira katika mchakato wa usanisi wa unga wa karbidi ya silikoni, na hivyo kufanya iwe vigumu kupata unga wa usafi wa hali ya juu. Mwitikio usiokamilika kati ya unga wa silicon na unga wa kaboni kama chanzo cha mmenyuko unakabiliwa na kusababisha usawa katika uwiano wa Si/C. Umbo la fuwele na ukubwa wa chembe ya unga wa karbidi ya silikoni baada ya usanisi ni vigumu kudhibiti.
• Katika hali ya joto la juu zaidi ya 2300℃ na karibu na utupu, kabidi ya silikoni hupitia mchakato wa mabadiliko ya "imara-gesi-imara" na mchakato wa kuchakata tena katika chumba cha grafiti kilichofungwa. Mchakato huu una mzunguko mrefu wa ukuaji, ni vigumu kudhibiti, na unakabiliwa na kasoro kama vile mikrotubuli na viambatisho.
• Kabidi ya silikoni inajumuisha zaidi ya aina 200 tofauti za fuwele, lakini uzalishaji kwa kawaida unahitaji umbo moja tu la fuwele. Wakati wa mchakato wa ukuaji, mabadiliko ya umbo la fuwele yanaweza kutokea, na kusababisha kasoro za kuingizwa kwa aina nyingi. Wakati wa mchakato wa maandalizi, ni vigumu kudhibiti umbo moja maalum la fuwele kwa utulivu, na kizuizi cha ubadilishaji wa nishati kati ya aina tofauti za fuwele ni kidogo sana, ambayo huongeza ugumu wa udhibiti. Udhibiti wa vigezo na utafiti unaohusiana katika kipindi hiki unahitaji gharama kubwa za utafiti na maendeleo, ambayo pia ni moja ya sababu za gharama kubwa ya kabidi ya silikoni inayolingana.