Ang Prinsipyo ng Paraang PVT Paglago ng Kristal na Silicon Carbide (SiC)

Ang pamamaraang PVT, na ang buong pangalan ay Physical Vapor Transportation, ay isang karaniwang pamamaraan para sa pagpapalago ng silicon carbide (SiC)mga kristal sa ilalim ng mataas na temperatura at mataas na presyon. Ang pangunahing prinsipyo nito ay ang pag-init ng silicon carbide powder hanggang sa sublimasyon sa temperaturang higit sa 2300℃ at sa isang mababang presyon na kapaligiran na malapit sa vacuum, na bumubuo ng isang reaksyon ng gas na naglalaman ng mga gaseous component tulad ng Si, Si2C, at SiC2. Dahil sa magkakaibang gas-phase partial pressures ng mga Si at C component na nabuo ng solid-phase sublimation reaction, ang Si/C stoichiometric ratio ay nag-iiba kasabay ng thermal field distribution. Samakatuwid, kinakailangang kontrolin ang distribusyon at transportasyon ng mga gas-phase component upang matiyak na naaabot nila ang mga partikular na posisyon ng crystallization sa growth chamber.

Upang maiwasan ang hindi maayos na gas-phase crystallization sa pagbuo ng polycrystalline silicon carbide, ang mga kristal ng buto ng silicon carbide ay inilalagay sa tuktok ng growth chamber. Sa ilalim ng drive ng gas-phase supersaturation, ang mga bahagi ng gas-phase ay idedeposito sa ibabaw ng kristal ng buto upang bumuo ng mga single crystal na silicon carbide. Ang buong proseso ng reaksyon ay nagaganap sa isang saradong growth chamber, kung saan ang lahat ng mga parameter ng sistema ng reaksyon ay magkakaugnay. Anumang pagbabago-bago sa mga kondisyon ng paglago ay makakaapekto sa katatagan ng single crystal growth.

Bukod pa rito, ang iba't ibang magkakalapit na istruktura ng mga single crystal na silicon carbide sa mga tuntunin ng kanilang oryentasyong kristal ay humahantong sa iba't ibang atomic connection at bonding methods, kaya bumubuo ng mahigit 200 crystal forms ng silicon carbide isomers. Ang energy conversion barrier sa pagitan ng iba't ibang crystal forms ay napakababa, kaya ang crystal form transformation ay malamang na mangyari sa PVT single crystal growth system, na magreresulta sa disordered target crystal forms at iba't ibang crystallization defects. Samakatuwid, kinakailangang gumamit ng nakalaang inspection equipment upang matukoy ang crystal form at iba't ibang defects ng crystal ingot.

Ang proseso ng paghahanda ng silicon carbide ay may napakataas na mga kinakailangan, na pangunahing ipinapakita sa mga sumusunod na aspeto:

• Maraming dumi sa kapaligiran sa proseso ng sintesis ng silicon carbide powder, kaya mahirap makakuha ng high-purity powder. Ang hindi kumpletong reaksyon sa pagitan ng silicon powder at carbon powder bilang pinagmumulan ng reaksyon ay madaling magdulot ng kawalan ng balanse sa Si/C ratio. Mahirap kontrolin ang kristal na anyo at laki ng particle ng silicon carbide powder pagkatapos ng sintesis.
• Sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura na higit sa 2300℃ at malapit sa vacuum, ang silicon carbide ay sumasailalim sa proseso ng "solid-gas-solid" na pagbabago at recrystallization sa isang saradong silid ng graphite. Ang prosesong ito ay may mahabang siklo ng paglaki, mahirap kontrolin, at madaling magkaroon ng mga depekto tulad ng mga microtubule at inclusions.
• Ang silicon carbide ay may mahigit 200 iba't ibang anyo ng kristal, ngunit ang produksyon ay karaniwang nangangailangan lamang ng isang anyo ng kristal. Sa proseso ng paglaki, ang pagbabago ng anyo ng kristal ay madaling mangyari, na nagreresulta sa mga depekto sa pagsasama ng maraming uri. Sa proseso ng paghahanda, mahirap na matatag na kontrolin ang isang partikular na anyo ng kristal, at ang hadlang sa conversion ng enerhiya sa pagitan ng iba't ibang anyo ng kristal ay napakababa, na nagpapataas ng kahirapan sa pagkontrol. Ang pagkontrol ng parameter at mga kaugnay na pananaliksik sa panahong ito ay nangangailangan ng malaking gastos sa R&D, na isa rin sa mga dahilan ng mataas na halaga ng compliant silicon carbide.