ئوخشىمىغان تېمپېراتۇرىنىڭ CVD SiC سىرنىڭ ئۆسۈشىگە بولغان تەسىرى

CVD SiC قاپلاش دېگەن نېمە؟

خىمىيىلىك ھور چۆكۈش (CVD) يۇقىرى ساپلىقتىكى قاتتىق ماتېرىياللارنى ئىشلەپچىقىرىشتا ئىشلىتىلىدىغان ۋاكۇئۇم چۆكۈش جەريانى. بۇ جەريان يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىش ساھەسىدە دائىم ۋافېر يۈزىدە نېپىز پەردە ھاسىل قىلىدۇ. CVD تەرىپىدىن كرېمنىيلىق كاربون تەييارلاش جەريانىدا ، يەر ئاستى سۈيى بىر ياكى بىر قانچە تۇراقسىز ئالدىنقىلارنىڭ تەسىرىگە ئۇچرايدۇ ، ئۇلار يەر ئاستى يۈزىدە خىمىيىلىك رېئاكسىيە قىلىپ ، لازىملىق كرېمنىي كاربون زاپىسىنى قويىدۇ. كرېمنىي كاربون ماتېرىياللىرىنى تەييارلاشنىڭ نۇرغۇن ئۇسۇللىرى ئىچىدە ، خىمىيىلىك ھور چۆكۈش ئارقىلىق تەييارلانغان مەھسۇلاتلارنىڭ بىردەكلىكى ۋە ساپلىقى يۇقىرى بولۇپ ، بۇ ئۇسۇلنىڭ جەرياننى كونترول قىلىش ئىقتىدارى كۈچلۈك. CVD كرېمنىي كاربون ماتېرىياللىرى ئۆزگىچە ئىسسىقلىق ، ئېلېكتر ۋە خىمىيىلىك خۇسۇسىيەتكە ئىگە بولۇپ ، يۇقىرى ئىقتىدارلىق ماتېرىياللار ئېھتىياجلىق بولغان يېرىم ئۆتكۈزگۈچ كەسپىدە ئىشلىتىشكە ئىنتايىن ماس كېلىدۇ. CVD كرېمنىي كاربون زاپچاسلىرى قىرىش ئۈسكۈنىلىرى ، MOCVD ئۈسكۈنىلىرى ، Si epitaxial ئۈسكۈنىلىرى ۋە SiC epitaxial ئۈسكۈنىلىرى ، تېز ئىسسىقلىق بىر تەرەپ قىلىش ئۈسكۈنىلىرى ۋە باشقا ساھەلەردە كەڭ قوللىنىلىدۇ.

بۇ ماقالە تەييارلىق جەريانىدا ئوخشىمىغان جەريان تېمپېراتۇرىسىدا ئۆستۈرۈلگەن نېپىز پەردىلەرنىڭ سۈپىتىنى تەھلىل قىلىشقا مەركەزلەشتىCVD SiC سىرشۇڭا ئەڭ مۇۋاپىق بولغان جەريان تېمپېراتۇرىسىنى تاللاش. تەجرىبىدە گرافتنى ئاستىرتتىن ، ترىخلورومېتىلسىلان (MTS) رېئاكسىيە مەنبەسى سۈپىتىدە ئىشلىتىدۇ. SiC قەۋىتى تۆۋەن بېسىملىق CVD جەريان ۋە مىكرو مىكروفولوگىيە ئارقىلىق ساقلىنىدۇCVD SiC سىرئېلېكترونلۇق مىكروسكوپنى سايىلەش ئارقىلىق ئۇنىڭ قۇرۇلما زىچلىقىنى تەھلىل قىلىدۇ.

گرافت ئاستى قىسمىنىڭ يەر يۈزىنىڭ تېمپېراتۇرىسى ئىنتايىن يۇقىرى بولغاچقا ، ئارىلىقتىكى گاز چۆكۈپ ، يەر ئاستى يۈزىدىن قويۇپ بېرىلىدۇ ، ئاخىرىدا يەر ئاستى يۈزىدە قالغان C ۋە Si قاتتىق باسقۇچلۇق SiC ھاسىل قىلىپ ، SiC سىرنى ھاسىل قىلىدۇ. يۇقارقى CVD-SiC نىڭ ئۆسۈپ يېتىلىش جەريانىغا ئاساسەن ، تېمپېراتۇرىنىڭ گازنىڭ تارقىلىشى ، MTS نىڭ پارچىلىنىشى ، تامچە شەكىللىنىشى ۋە ئوتتۇرا گازنىڭ سۈمۈرۈلۈشى ۋە قويۇپ بېرىلىشىگە تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقىنى كۆرۈۋالغىلى بولىدۇ ، شۇڭا چۆكۈش تېمپېراتۇرىسى SiC سىرنىڭ مورفولوگىيىسىدە مۇھىم رول ئوينايدۇ. سىرنىڭ مىكروسكوپ مورفولوگىيىسى سىرنىڭ زىچلىقىنىڭ ئەڭ بىۋاسىتە ئىپادىلىنىشى. شۇڭلاشقا ، ئوخشىمىغان چۆكۈش تېمپېراتۇرىسىنىڭ CVD SiC سىرنىڭ مىكروسكوپ مورفولوگىيىسىگە بولغان تەسىرىنى تەتقىق قىلىش كېرەك. MTS 900 ~ 1600 between ئارىلىقىدا SiC سىرنى پارچىلىيالايدۇ ۋە ئامانەت قويالايدىغان بولغاچقا ، بۇ تەجرىبە تېمپېراتۇرانىڭ CVD-SiC سىرتىغا بولغان تەسىرىنى تەتقىق قىلىش ئۈچۈن 900 ℃ ، 1000 ℃ ، 1100 ℃ ، 1200 ℃ ۋە 1300 five لىك بەش چۆكمە تېمپېراتۇرىنى تاللايدۇ. كونكرېت پارامېتىرلار 3-جەدۋەلدە كۆرسىتىلدى. 2-رەسىمدە ئوخشىمىغان چۆكۈش تېمپېراتۇرىسىدا ئۆسكەن CVD-SiC سىرنىڭ مىكروسكوپ مورفولوگىيىسى كۆرسىتىلدى.

چۆكۈش تېمپېراتۇرىسى 900 When بولغاندا ، بارلىق SiC تالا شەكلىدە ئۆسىدۇ. بۇنىڭدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، يەككە تالانىڭ دىئامېتىرى تەخمىنەن 3.5 مىللىمېتىر ، ئۇنىڭ نىسبىتى تەخمىنەن 3 (<10). ئۇنىڭ ئۈستىگە ، ئۇ سانسىزلىغان نانو- SiC زەررىچىلىرىدىن تەركىب تاپقان ، شۇڭا ئۇ كۆپ قۇتۇپلۇق SiC قۇرۇلمىسىغا تەۋە ، ئۇ ئەنئەنىۋى SiC نانو ۋە يەككە كرىستاللىق SiC ۋىۋىسكىسىغا ئوخشىمايدۇ. بۇ تالالىق SiC ئەقىلگە سىغمايدىغان جەريان پارامېتىرلىرى كەلتۈرۈپ چىقارغان قۇرۇلما خاراكتېرلىك كەمتۈكلۈك. بۇنىڭدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، بۇ SiC سىرنىڭ قۇرۇلمىسى بىر قەدەر بوش ، تالالىق SiC ئوتتۇرىسىدا تۆشۈكچىلەر ناھايىتى كۆپ ، زىچلىقى ئىنتايىن تۆۋەن. شۇڭلاشقا ، بۇ تېمپېراتۇرا قويۇق SiC سىرلىرىنى تەييارلاشقا ماس كەلمەيدۇ. ئادەتتە ، تالالىق SiC قۇرۇلما كەمتۈكلىكى چۆكۈش تېمپېراتۇرىسىنىڭ بەك تۆۋەن بولۇشىدىن كېلىپ چىقىدۇ. تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا ، يەر ئاستى يۈزىگە چاپلانغان كىچىك مولېكۇلانىڭ ئېنېرگىيىسى تۆۋەن ، كۆچۈش ئىقتىدارى ناچار. شۇڭلاشقا ، كىچىك مولېكۇلالار كۆچۈپ ، SiC دانچىلىرىنىڭ ئەڭ تۆۋەن يەر يۈزى ئەركىن ئېنېرگىيىسىگە (ئاشلىقنىڭ ئۇچىغا ئوخشاش) ئۆسۈپ يېتىلىدۇ. ئۇدا يۆنىلىشلىك ئۆسۈش ئاخىرىدا تالالىق SiC قۇرۇلمىلىق كەمتۈكلۈكنى شەكىللەندۈرىدۇ.

CVD SiC قاپلاش تەييارلىقى:

ئالدى بىلەن ، گرافت مېتروسى يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ۋاكۇئۇملۇق ئوچاققا قويۇلۇپ ، ئار ئاتموسفېراسىدا 1500 at دە ساقلىنىپ ، كۈل چىقىرىلىدۇ. ئاندىن گرافت توپى 15x15x5mm لىك بىر بۆلەككە كېسىلىدۇ ، گرافت توپىنىڭ يۈزى 1200 تور قۇم قەغىزى بىلەن سىلىقلىنىپ ، SiC نىڭ چۆكۈشىگە تەسىر كۆرسىتىدىغان يەر يۈزى تۆشۈكچىلىرى يوقىلىدۇ. بىر تەرەپ قىلىنغان گرافت توپىنى سۇسىز ئېتانول ۋە دىرىللانغان سۇ بىلەن يۇيۇپ ، ئاندىن 100 at لىك ئوچاققا سېلىپ قۇرۇتۇش كېرەك. ئاخىرىدا ، گرافت ئاستى سۈتى SiC چۆكۈش ئۈچۈن تۇرۇبا ئوچىقىنىڭ ئاساسلىق تېمپېراتۇرا رايونىغا قويۇلدى. خىمىيىلىك ھور چۆكۈش سىستېمىسىنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى 1-رەسىمدە كۆرسىتىلدى.

TheCVD SiC سىرئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ ئارقىلىق ئۇنىڭ زەررىچە چوڭلۇقى ۋە زىچلىقىنى تەھلىل قىلىش ئارقىلىق كۆزىتىلدى. ئۇنىڭدىن باشقا ، SiC سىرنىڭ چۆكۈش نىسبىتى تۆۋەندىكى فورمۇلا بويىچە ھېسابلىنىدۇ: VSiC = (m2-m1) / (Sxt) x100% VSiC = ئامانەت نىسبىتى; m2 - ماسسىلىق ئەۋرىشكە ئەۋرىشكىسى (mg); m1 - ماسسانىڭ ماسسىسى (mg); يەر ئاستى قىسمىنىڭ S يۈزى (mm2); t-the deposition time (h).   CVD-SiC بىر قەدەر مۇرەككەپ ، بۇ جەرياننى تۆۋەندىكىدەك يىغىنچاقلاشقا بولىدۇ: يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ، MTS ئىسسىقلىق پارچىلىنىپ كاربون مەنبەسى ۋە كرېمنىي مەنبەسى كىچىك مولېكۇلا ھاسىل قىلىدۇ. كاربون مەنبەسى كىچىك مولېكۇلا ئاساسلىقى CH3 ، C2H2 ۋە C2H4 نى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، كرېمنىي مەنبەلىك كىچىك مولېكۇلا ئاساسلىقى SiCI2 ، SiCI3 قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. بۇ كاربون مەنبەسى ۋە كرېمنىي مەنبەلىك كىچىك مولېكۇلالار ئاندىن توشۇغۇچى گازى ۋە سۇيۇقلاندۇرۇلغان گاز ئارقىلىق گرافت يەر ئاستى يۈزىگە توشۇلىدۇ ، ئاندىن بۇ كىچىك مولېكۇلالار يەر ئاستى سۈيىنىڭ سۈمۈرۈلۈشى شەكلىدە سۈمۈرۈلىدۇ ، ئاندىن كىچىك مولېكۇلالار ئارىسىدا خىمىيىلىك رېئاكسىيەلەر پەيدا بولۇپ ، ئاستا-ئاستا ئۆسىدىغان كىچىك تامچىلار شەكىللىنىدۇ ، ھەمدە رېئاكسىيەلەر ئۆز-ئارا ماسلىشىدۇ. تېمپېراتۇرا 1000 to غا ئۆرلىگەندە ، SiC سىرنىڭ قويۇقلۇقى زور دەرىجىدە ئۆسىدۇ. بۇنىڭدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، بۇ سىرنىڭ كۆپىنچىسى SiC دانچىلىرىدىن (چوڭلۇقى تەخمىنەن 4 مىللىمېتىر) دىن تەركىب تاپقان ، ئەمما بەزى تالالىق SiC كەمتۈكلىرىمۇ بايقالغان ، بۇ بۇ تېمپېراتۇرىدا SiC نىڭ يۆنىلىشلىك ئۆسۈشىنىڭ يەنىلا بارلىقىنى ، سىرنىڭ تېخى قويۇق ئەمەسلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. تېمپېراتۇرا 1100 to غا ئۆرلىگەندە ، SiC سىرنىڭ ئىنتايىن قويۇق ئىكەنلىكىنى ، تالالىق SiC كەمتۈكلۈكىنىڭ پۈتۈنلەي يوقالغانلىقىنى كۆرۈۋالغىلى بولىدۇ. بۇ سىر تامچە شەكىللىك SiC زەررىچىلىرىدىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، دىئامېتىرى تەخمىنەن 5 ~ 10 مىللىمېتىر ئەتراپىدا. زەررىچىلەرنىڭ يۈزى ئىنتايىن قوپال. ئۇ سانسىزلىغان نانو كۆلەمدىكى SiC دانچىلىرىدىن تەركىب تاپقان. ئەمەلىيەتتە ، CVD-SiC نىڭ 1100 at لىك ئۆسۈش جەريانى كەڭ كۆلەمدە يۆتكىلىش كونتروللۇقىغا ئايلاندى. يەر ئاستى يۈزىگە سۈمۈرۈلگەن كىچىك مولېكۇلالار يېتەرلىك ئېنېرگىيە ۋە ۋاقىتقا ئىگە بولۇپ ، SiC دانچىلىرىغا ئايلىنىدۇ. SiC دانچىلىرى بىردەك چوڭ تامچىلارنى ھاسىل قىلىدۇ. يەر ئۈستى ئېنېرگىيىسىنىڭ ھەرىكىتى ئاستىدا ، تامچىلىرىنىڭ كۆپىنچىسى شارسىمان كۆرۈنىدۇ ، تامچىلار زىچ بىرلەشتۈرۈلۈپ قويۇق SiC سىر ھاسىل قىلىدۇ. تېمپېراتۇرا 1200 to غا ئۆرلىگەندە ، SiC قەۋىتىمۇ قويۇق بولىدۇ ، ئەمما SiC مورفولوگىيىسى كۆپ قىرلىق بولۇپ ، سىرنىڭ يۈزى تېخىمۇ قوپال كۆرۈنىدۇ. تېمپېراتۇرا 1300 to غا ئۆرلىگەندە ، گرافىك ئاستى ئاستى يۈزىدە دىئامېتىرى تەخمىنەن 3 مىللىمېتىر كېلىدىغان دائىملىق شارسىمان زەررىچىلەر كۆپ ئۇچرايدۇ. چۈنكى بۇ تېمپېراتۇرىدا ، SiC تەبىئىي گاز باسقۇچىغا ئۆزگەرتىلگەن ، MTS نىڭ پارچىلىنىش سۈرئىتى ناھايىتى تېز. كىچىك مولېكۇلالار يەر ئاستى يۈزىگە سۈمۈرۈلۈشتىن ئىلگىرى رېئاكسىيە قىلىپ يادرو قىلىپ SiC دانچىلىرىنى ھاسىل قىلغان. دانلار شارسىمان زەررىچىلەر ھاسىل قىلغاندىن كېيىن ، ئۇلار تۆۋەنگە چۈشۈپ كېتىدۇ ، ئاخىرىدا قويۇقلۇقى ياخشى بولمىغان سىي زەررىچىسى يېپىشقاقلىقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئېنىقكى ، 1300 d قويۇق SiC سىرنىڭ شەكىللىنىش تېمپېراتۇرىسى سۈپىتىدە ئىشلىتىشكە بولمايدۇ. ئومۇميۈزلۈك سېلىشتۇرۇشتا كۆرسىتىلىشىچە ، ئەگەر قويۇق SiC سىرلاش تەييارلانماقچى بولسا ، ئەڭ ياخشى CVD چۆكۈش تېمپېراتۇرىسى 1100 is.

3-رەسىمدە ئوخشىمىغان چۆكمە تېمپېراتۇرىدا CVD SiC سىرنىڭ چۆكۈش نىسبىتى كۆرسىتىلدى. چۆكۈش تېمپېراتۇرىسىنىڭ ئۆرلىشىگە ئەگىشىپ ، SiC سىرنىڭ چۆكۈش نىسبىتى تەدرىجىي تۆۋەنلەيدۇ. 900 سېلسىيە گرادۇسلۇق چۆكۈش نىسبىتى 0.352 mg · h-1 / mm2 ، تالانىڭ يۆنىلىشلىك ئۆسۈشى ئەڭ تېز چۆكۈش نىسبىتىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. زىچلىقى ئەڭ يۇقىرى بولغان سىرنىڭ چۆكۈش نىسبىتى 0.179 mg · h-1 / mm2. بەزى SiC زەررىچىلىرى چۆكۈپ كەتكەنلىكتىن ، 1300 سېلسىيە گرادۇسلۇق چۆكۈش نىسبىتى ئەڭ تۆۋەن ، پەقەت 0.027 mg · h-1 / mm2.   خۇلاسە: ئەڭ ياخشى CVD چۆكۈش تېمپېراتۇرىسى 1100 is. تۆۋەن تېمپېراتۇرا SiC نىڭ يۆنىلىشلىك ئۆسۈشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ ، يۇقىرى تېمپېراتۇرا SiC نىڭ پارنىڭ چۆكۈپ كېتىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ۋە شالاڭ قاپلاشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. چۆكمە تېمپېراتۇرىسىنىڭ ئۆرلىشىگە ئەگىشىپ ، چۆكۈش نىسبىتىCVD SiC سىربارا-بارا تۆۋەنلەيدۇ.