كرېمنىي كاربىد يەككە كرىستاللىق ئۆسۈش جەريانىدا، فىزىكىلىق پار توشۇش ھازىرقى ئاساسلىق سانائەتلەشتۈرۈش ئۇسۇلى. PVT ئۆسۈش ئۇسۇلى ئۈچۈن،كرېمنىي كاربىد پاراشوكىئۆسۈش جەريانىغا زور تەسىر كۆرسىتىدۇ. بارلىق پارامېتىرلاركرېمنىي كاربىد پاراشوكىيەككە كىرىستالنىڭ ئۆسۈش سۈپىتى ۋە ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىگە بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ. ھازىرقى سانائەت قوللىنىشچان پروگراممىلىرىدا، كۆپ ئىشلىتىلىدىغانكرېمنىي كاربىد پاراشوكىسىنتېز جەريانى ئۆزلۈكىدىن تارقىلىدىغان يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق سىنتېز ئۇسۇلى.
ئۆزلۈكىدىن تارقىلىدىغان يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق سىنتېز ئۇسۇلى يۇقىرى تېمپېراتۇرىدىن پايدىلىنىپ، رېئاكسىيە قىلغۇچى ماددىلارغا خىمىيىلىك رېئاكسىيەنى باشلاش ئۈچۈن دەسلەپكى ئىسسىقلىق بېرىدۇ، ئاندىن ئۆزىنىڭ خىمىيىلىك رېئاكسىيە ئىسسىقلىقىنى ئىشلىتىپ، رېئاكسىيەگە قاتناشمىغان ماددىلارنىڭ خىمىيىلىك رېئاكسىيەنى تاماملىشىغا يول قويىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، Si ۋە C نىڭ خىمىيىلىك رېئاكسىيەسى ئازراق ئىسسىقلىق چىقىرىدىغان بولغاچقا، رېئاكسىيەنى ساقلاپ قېلىش ئۈچۈن باشقا رېئاكسىيە قىلغۇچى ماددىلارنى قوشۇش كېرەك. شۇڭا، نۇرغۇن ئالىملار بۇ ئاساستا ئاكتىپلاشتۇرغۇچنى كىرگۈزۈپ، ياخشىلانغان ئۆزلۈكىدىن تارقىلىدىغان سىنتېز ئۇسۇلىنى ئوتتۇرىغا قويدى. ئۆزلۈكىدىن تارقىلىدىغان ئۇسۇلنى يولغا قويۇش نىسبەتەن ئاسان، ھەر خىل سىنتېز پارامېتىرلىرىنى مۇقىم كونترول قىلىش ئاسان. كەڭ كۆلەملىك سىنتېز سانائەتلەشتۈرۈش ئېھتىياجىنى قاندۇرىدۇ.
1999-يىلىنىڭ باشلىرىدا، بىرىجپورت ئۆزلۈكىدىن تارقىلىدىغان يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق سىنتېز ئۇسۇلىنى ئىشلىتىپ سىنتېز قىلغانSiC پاراشوكى، لېكىن ئۇ ئېتوكسىسىلان ۋە فېنول قېتىشمىسىنى خام ئەشيا قىلىپ ئىشلەتكەن، بۇ قىممەت ئىدى. گاۋ پەن ۋە باشقىلار يۇقىرى ساپلىقتىكى Si پاراشوكى ۋە C پاراشوكىنى خام ئەشيا قىلىپ بىرىكتۈرگەن.SiC پاراشوكىئارگون ئاتموسفېراسىدا يۇقىرى تېمپېراتۇرالىق رېئاكسىيە ئارقىلىق. نىڭ لىنا چوڭ زەررىچىلەرنى تەييارلىدىSiC پاراشوكىئىككىنچى دەرىجىلىك سىنتېز ئارقىلىق.
جۇڭگو ئېلېكترون تېخنىكىسى گۇرۇھى شىركىتىنىڭ ئىككىنچى تەتقىقات ئىنستىتۇتى تەرىپىدىن ئىجاد قىلىنغان ئوتتۇرا چاستوتىلىق ئىندۇكسىيەلىك قىزىتىش ئوچىقى كرېمنىي پاراشوكى ۋە كاربون پاراشوكىنى بەلگىلىك ستېخىئومېتىرىيە نىسبىتىدە تەكشى ئارىلاشتۇرۇپ، ئۇلارنى گرافىت تىگېلىغا سالىدۇ.گرافىت تىرېلئوتتۇرا چاستوتا ئىندۇكسىيەلىك قىزىتىش ئوچىقىغا قويۇلۇپ، تېمپېراتۇرا ئۆزگىرىشى ئايرىم-ئايرىم ھالدا تۆۋەن تېمپېراتۇرىلىق باسقۇچ ۋە يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق باسقۇچ كرېمنىي كاربىدىنى سىنتېزلاش ۋە ئۆزگەرتىشكە ئىشلىتىلىدۇ. تۆۋەن تېمپېراتۇرىلىق باسقۇچتىكى β-SiC سىنتېز رېئاكسىيەسىنىڭ تېمپېراتۇرىسى Si نىڭ ئۇچۇش تېمپېراتۇرىسىدىن تۆۋەن بولغاچقا، يۇقىرى ۋاكۇئۇم ئاستىدا β-SiC نىڭ سىنتېزلىنىشى ئۆزلۈكىدىن تارقىلىشىنى ياخشى كاپالەتلەندۈرەلەيدۇ. α-SiC نىڭ سىنتېزلىنىشىغا ئارگون، ھىدروگېن ۋە HCl گازىنى كىرگۈزۈش ئۇسۇلى پارچىلىنىشنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.SiC پاراشوكىيۇقىرى تېمپېراتۇرا باسقۇچىدا، ھەمدە α-SiC پاراشوكىدىكى ئازوت مىقدارىنى ئۈنۈملۈك ئازايتالايدۇ.
شەندۇڭ تيەنيۈ شىركىتى سىلان گازىنى كرېمنىي خام ئەشياسى، كاربون پاراشوكىنى كاربون خام ئەشياسى قىلىپ بىر سىنتېز ئوچىقىنى لايىھەلىدى. كىرگۈزۈلگەن خام ئەشيا گازىنىڭ مىقدارى ئىككى باسقۇچلۇق سىنتېز ئۇسۇلى ئارقىلىق تەڭشىلىنىپ، ئاخىرقى سىنتېزلانغان كرېمنىي كاربىد زەررىچىسىنىڭ چوڭلۇقى 50 دىن 5000 um غىچە بولدى.
1 پاراشوك سىنتېز جەريانىنىڭ كونترول ئامىللىرى
1.1 پاراشوك زەررىچىسى چوڭلۇقىنىڭ كىرىستال ئۆسۈشىگە تەسىرى
كرېمنىي كاربىد پاراشوكىنىڭ زەررىچە چوڭلۇقى كېيىنكى يەككە كرىستال ئۆسۈشىگە ئىنتايىن مۇھىم تەسىر كۆرسىتىدۇ. PVT ئۇسۇلى ئارقىلىق SiC يەككە كرىستال ئۆسۈشى ئاساسلىقى گاز باسقۇچى تەركىبىدىكى كرېمنىي بىلەن كاربوننىڭ مول نىسبىتىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ، گاز باسقۇچى تەركىبىدىكى كرېمنىي بىلەن كاربوننىڭ مول نىسبىتى كرېمنىي كاربىد پاراشوكىنىڭ زەررىچە چوڭلۇقى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. ئۆسۈش سىستېمىسىنىڭ ئومۇمىي بېسىمى ۋە كرېمنىي-كاربون نىسبىتى زەررىچە چوڭلۇقىنىڭ كىچىكلىشىگە ئەگىشىپ ئاشىدۇ. زەررىچە چوڭلۇقى 2-3 مىللىمېتىردىن 0.06 مىللىمېتىرغىچە كىچىكلىگەندە، كرېمنىي-كاربون نىسبىتى 1.3 تىن 4.0 گىچە ئاشىدۇ. زەررىچىلەر بەلگىلىك دەرىجىدە كىچىك بولغاندا، Si قىسمەن بېسىمى ئاشىدۇ، ھەمدە ئۆسۈۋاتقان كرىستالنىڭ يۈزىدە بىر قەۋەت Si پەردىسى ھاسىل بولۇپ، گاز-سۇيۇقلۇق-قاتتىق ئۆسۈشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، بۇ كرىستالنىڭ كۆپ خىللىقى، نۇقتا كەمتۈكلۈكى ۋە سىزىق كەمتۈكلۈكىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. شۇڭا، يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربىد پاراشوكىنىڭ زەررىچە چوڭلۇقىنى ياخشى كونترول قىلىش كېرەك.
بۇنىڭدىن باشقا، SiC پاراشوك زەررىچىلىرىنىڭ چوڭلۇقى نىسبەتەن كىچىك بولغاندا، پاراشوك تېز پارچىلىنىپ، SiC يەككە كرىستاللىرىنىڭ ھەددىدىن زىيادە كۆپىيىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بىر تەرەپتىن، SiC يەككە كرىستال ئۆسۈشىنىڭ يۇقىرى تېمپېراتۇرا مۇھىتىدا، بىرىكتۈرۈش ۋە پارچىلىنىشتىن ئىبارەت ئىككى جەريان بىرلا ۋاقىتتا ئېلىپ بېرىلىدۇ. كرېمنىي كاربىد پاراشوكى پارچىلىنىپ، Si، Si2C، SiC2 قاتارلىق گاز باسقۇچى ۋە قاتتىق باسقۇچتا كاربون ھاسىل قىلىدۇ، بۇنىڭ نەتىجىسىدە كۆپ كرىستال پاراشوكىنىڭ ئېغىر دەرىجىدە كاربونلىشىشى ۋە كرىستالدا كاربون قوشۇلمىلىرىنىڭ شەكىللىنىشى كۆرۈلىدۇ؛ يەنە بىر تەرەپتىن، پاراشوكنىڭ پارچىلىنىش سۈرئىتى نىسبەتەن تېز بولغاندا، ئۆستۈرۈلگەن SiC يەككە كرىستالىنىڭ كرىستال قۇرۇلمىسى ئۆزگىرىشكە مايىل بولۇپ، ئۆستۈرۈلگەن SiC يەككە كرىستالىنىڭ سۈپىتىنى كونترول قىلىشنى قىيىنلاشتۇرىدۇ.
1.2 پاراشوك كىرىستال شەكلىنىڭ كىرىستال ئۆسۈشىگە تەسىرى
SiC يەككە كىرىستالنىڭ PVT ئۇسۇلى ئارقىلىق ئۆسۈشى يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا سۇبلىماتسىيە-قايتا كىرىستاللىشىش جەريانى. SiC خام ماتېرىيالىنىڭ كىرىستال شەكلى كىرىستال ئۆسۈشىگە مۇھىم تەسىر كۆرسىتىدۇ. پاراشوك بىرىكتۈرۈش جەريانىدا، ئاساسلىقى بىرلىك ھۈجەيرىنىڭ كۇب قۇرۇلمىسىغا ئىگە تۆۋەن تېمپېراتۇرىلىق بىرىكتۈرۈش باسقۇچى (β-SiC) ۋە بىرلىك ھۈجەيرىنىڭ ئالتە تەرەپلىك قۇرۇلمىسىغا ئىگە يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق بىرىكتۈرۈش باسقۇچى (α-SiC) ھاسىل بولىدۇ. نۇرغۇن كرېمنىي كاربىد كىرىستال شەكىللىرى ۋە تار تېمپېراتۇرا كونترول دائىرىسى بار. مەسىلەن، 3C-SiC 1900 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئالتە تەرەپلىك كرېمنىي كاربىد پولىمورفىكىغا، يەنى 4H/6H-SiC غا ئۆزگىرىدۇ.
يەككە كىرىستال ئۆسۈش جەريانىدا، β-SiC پاراشوكى كىرىستال ئۆستۈرۈشكە ئىشلىتىلگەندە، كرېمنىي-كاربون مول نىسبىتى 5.5 تىن يۇقىرى بولىدۇ، α-SiC پاراشوكى كىرىستال ئۆستۈرۈشكە ئىشلىتىلگەندە، كرېمنىي-كاربون مول نىسبىتى 1.2 بولىدۇ. تېمپېراتۇرا ئۆرلىگەندە، تېشىكتا باسقۇچلۇق ئۆزگىرىش يۈز بېرىدۇ. بۇ ۋاقىتتا، گاز باسقۇچىدىكى مول نىسبىتى چوڭىيىدۇ، بۇ كىرىستال ئۆسۈشىگە پايدىسىز. بۇنىڭدىن باشقا، باسقۇچلۇق ئۆزگىرىش جەريانىدا كاربون، كرېمنىي ۋە كرېمنىي تۆت ئوكسىد قاتارلىق باشقا گاز باسقۇچىدىكى قوشۇلمىلار ئاسانلا ھاسىل بولىدۇ. بۇ قوشۇلمىلارنىڭ مەۋجۇت بولۇشى كىرىستالنىڭ مىكرو تۇرۇبا ۋە بوشلۇقلارنى پەيدا قىلىشىغا سەۋەب بولىدۇ. شۇڭا، پاراشوك كىرىستال شەكلىنى ئېنىق كونترول قىلىش كېرەك.
1.3 پاراشوك ئارىلاشمىلىرىنىڭ كىرىستال ئۆسۈشىگە تەسىرى
SiC پاراشوكىدىكى ئارىلاشما ماددىلارنىڭ مىقدارى كىرىستال ئۆسۈش جەريانىدا ئۆزلۈكىدىن يادرو ھاسىل قىلىشقا تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئارىلاشما ماددىلارنىڭ مىقدارى قانچە يۇقىرى بولسا، كىرىستالنىڭ ئۆزلۈكىدىن يادرو ھاسىل قىلىش ئېھتىماللىقى شۇنچە تۆۋەن بولىدۇ. SiC ئۈچۈن، ئاساسلىق مېتال ئارىلاشمىلىرى B، Al، V ۋە Ni نى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ، بۇلار كرېمنىي پاراشوكى ۋە كاربون پاراشوكىنى پىششىقلاپ ئىشلەش جەريانىدا پىششىقلاپ ئىشلەش قوراللىرى ئارقىلىق كىرگۈزۈلۈشى مۇمكىن. بۇلارنىڭ ئىچىدە، B ۋە Al SiC دىكى ئاساسلىق سايىز ئېنېرگىيە سەۋىيىسى قوبۇل قىلغۇچى ئارىلاشمىلار بولۇپ، SiC قارشىلىقىنىڭ تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. باشقا مېتال ئارىلاشمىلىرى نۇرغۇن ئېنېرگىيە سەۋىيىسىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، بۇ SiC يەككە كىرىستاللىرىنىڭ يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا مۇقىمسىز ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ھەمدە يۇقىرى ساپلىقتىكى يېرىم ئىزولياتورلۇق يەككە كىرىستال ئاساسلىرىنىڭ ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىگە، بولۇپمۇ قارشىلىققا تېخىمۇ چوڭ تەسىر كۆرسىتىدۇ. شۇڭا، يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربىد پاراشوكىنى ئىمكانقەدەر كۆپ سىنتېز قىلىش كېرەك.
1.4 پاراشوكتىكى ئازوت مىقدارىنىڭ كىرىستال ئۆسۈشىگە تەسىرى
ئازوت مىقدارىنىڭ سەۋىيىسى يەككە كىرىستاللىق ئاساسىي ماتېرىيالنىڭ قارشىلىق كۈچىنى بەلگىلەيدۇ. چوڭ ئىشلەپچىقارغۇچىلار پاراشوك بىرىكتۈرۈش جەريانىدا پىشقان كىرىستال ئۆسۈش جەريانىغا ئاساسەن سۈنئىي ماتېرىيالدىكى ئازوتنىڭ قوشۇلۇش قويۇقلۇقىنى تەڭشىشى كېرەك. يۇقىرى ساپلىقتىكى يېرىم ئىزولياتسىيەلىك كرېمنىي كاربىد يەككە كىرىستاللىق ئاساسىي ماتېرىياللار ھەربىي يادرولۇق ئېلېكترونلۇق زاپچاسلار ئۈچۈن ئەڭ ئۈمىدۋار ماتېرىياللار. يۇقىرى قارشىلىق ۋە ئەلا ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىگە ئىگە يۇقىرى ساپلىقتىكى يېرىم ئىزولياتسىيەلىك يەككە كىرىستاللىق ئاساسىي ماتېرىياللارنى يېتىشتۈرۈش ئۈچۈن، ئاساسىي ماتېرىيالدىكى ئاساسلىق ئارىلاشما ئازوتنىڭ مىقدارىنى تۆۋەن سەۋىيىدە كونترول قىلىش كېرەك. ئۆتكۈزگۈچ يەككە كىرىستاللىق ئاساسىي ماتېرىياللار ئازوت مىقدارىنى نىسبەتەن يۇقىرى قويۇقلۇقتا كونترول قىلىشنى تەلەپ قىلىدۇ.
2 پاراشوك سىنتېزلاشنىڭ ئاچقۇچلۇق كونترول تېخنىكىسى
كرېمنىي كاربىد ئاساسلىرىنىڭ ئىشلىتىش مۇھىتى ئوخشىماسلىقى سەۋەبىدىن، ئۆستۈرۈش پاراشوكلىرىنى بىرىكتۈرۈش تېخنىكىسىمۇ ئوخشىمايدۇ. N تىپلىق ئۆتكۈزگۈچ يەككە كىرىستاللىق ئۆستۈرۈش پاراشوكلىرى ئۈچۈن، يۇقىرى ئارىلاشما ساپلىق ۋە يەككە باسقۇچ تەلەپ قىلىنىدۇ؛ يېرىم ئىزولياتورلۇق يەككە كىرىستاللىق ئۆستۈرۈش پاراشوكلىرى ئۈچۈن، ئازوت مىقدارىنى قاتتىق كونترول قىلىش تەلەپ قىلىنىدۇ.
2.1 پاراشوك زەررىچە چوڭلۇقىنى كونترول قىلىش
2.1.1 سىنتېز تېمپېراتۇرىسى
باشقا جەريان شەرتلىرىنى ئۆزگەرتمەي، 1900 ℃، 2000 ℃، 2100 ℃ ۋە 2200 ℃ سىنتېز تېمپېراتۇرىسىدا ھاسىل بولغان SiC پاراشوكلىرىدىن ئەۋرىشكە ئېلىپ تەھلىل قىلىندى. 1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، 1900 ℃ دا زەررىچە چوڭلۇقى 250 ~ 600 μm بولۇپ، 2000 ℃ دا زەررىچە چوڭلۇقى 600 ~ 850 μm غىچە ئېشىپ، زەررىچە چوڭلۇقى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئۆزگىرىدۇ. تېمپېراتۇرا 2100 ℃ غىچە ئۆرلىگەندە، SiC پاراشوكىنىڭ زەررىچە چوڭلۇقى 850 ~ 2360 μm بولۇپ، ئېشىش سۈرئىتى ئاستا بولىدۇ. 2200 ℃ دىكى SiC نىڭ زەررىچە چوڭلۇقى تەخمىنەن 2360 μm دا مۇقىم بولىدۇ. 1900 ℃ دىن سىنتېز تېمپېراتۇرىسىنىڭ ئېشىشى SiC زەررىچە چوڭلۇقىغا ئاكتىپ تەسىر كۆرسىتىدۇ. سىنتېز تېمپېراتۇرىسى 2100 ℃ دىن ئۆرلىگەندە، زەررىچە چوڭلۇقى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئۆزگەرمەيدۇ. شۇڭلاشقا، سىنتېز تېمپېراتۇرىسى 2100 ℃ غا تەڭشەلگەندە، ئېنېرگىيە سەرپىياتى تۆۋەن بولغاندا چوڭراق زەررىچە چوڭلۇقىنى سىنتېزلىغىلى بولىدۇ.
2.1.2 سىنتېز ۋاقتى
باشقا جەريان شەرتلىرى ئۆزگەرمەيدۇ، سىنتېز ۋاقتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 4 سائەت، 8 سائەت ۋە 12 سائەت قىلىپ بېكىتىلىدۇ. ھاسىل بولغان SiC پاراشوكى ئەۋرىشكە ئېلىش ئانالىزى 2-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. سىنتېز ۋاقتىنىڭ SiC نىڭ زەررىچە چوڭلۇقىغا زور تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقى بايقالدى. سىنتېز ۋاقتى 4 سائەت بولغاندا، زەررىچە چوڭلۇقى ئاساسلىقى 200 μm غا تەقسىملىنىدۇ؛ سىنتېز ۋاقتى 8 سائەت بولغاندا، سىنتېز زەررىچە چوڭلۇقى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئاشىدۇ، ئاساسلىقى تەخمىنەن 1000 μm غا تەقسىملىنىدۇ؛ سىنتېز ۋاقتى داۋاملىق ئۇزارغانسېرى، زەررىچە چوڭلۇقى تېخىمۇ ئاشىدۇ، ئاساسلىقى تەخمىنەن 2000 μm غا تەقسىملىنىدۇ.
2.1.3 خام ئەشيا زەررىچە چوڭلۇقىنىڭ تەسىرى
دۆلەت ئىچىدىكى كرېمنىي ماتېرىيال ئىشلەپچىقىرىش زەنجىرى تەدرىجىي ياخشىلانغانلىقتىن، كرېمنىي ماتېرىياللىرىنىڭ ساپلىقىمۇ تېخىمۇ ياخشىلاندى. ھازىر، سىنتېزدا ئىشلىتىلىدىغان كرېمنىي ماتېرىياللىرى ئاساسلىقى دانچە كرېمنىي ۋە پاراشوك كرېمنىي دەپ ئايرىلىدۇ، بۇ 3-رەسىمدە كۆرسىتىلگەن.
كرېمنىي كاربىد بىرىكتۈرۈش تەجرىبىسىنى ئېلىپ بېرىش ئۈچۈن ھەر خىل كرېمنىي خام ئەشيالىرى ئىشلىتىلگەن. سۈنئىي مەھسۇلاتلارنىڭ سېلىشتۇرمىسى 4-رەسىمدە كۆرسىتىلگەن. تەھلىل شۇنى كۆرسىتىدۇكى، بلوك كرېمنىي خام ئەشياسىنى ئىشلەتكەندە، مەھسۇلاتتا كۆپ مىقداردا Si ئېلېمېنتلىرى بولىدۇ. كرېمنىي بلوك ئىككىنچى قېتىم ئېزىلغاندىن كېيىن، سۈنئىي مەھسۇلاتتىكى Si ئېلېمېنتى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئازىيىدۇ، ئەمما ئۇ يەنىلا مەۋجۇت. ئاخىرىدا، بىرىكتۈرۈش ئۈچۈن كرېمنىي پاراشوكى ئىشلىتىلىدۇ، مەھسۇلاتتا پەقەت SiC بولىدۇ. چۈنكى ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا، چوڭ دانچە كرېمنىي ئالدى بىلەن يۈزەكى بىرىكتۈرۈش رېئاكسىيەسىدىن ئۆتۈشى كېرەك، ھەمدە يۈزەكى كرېمنىي كاربىدى بىرىكتۈرۈلىدۇ، بۇ ئىچكى Si پاراشوكىنىڭ C پاراشوكى بىلەن تېخىمۇ بىرىكىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ. شۇڭا، ئەگەر بلوك كرېمنىي خام ئەشيا سۈپىتىدە ئىشلىتىلسە، ئۇنى ئېزىپ، ئاندىن كرىستال ئۆسۈش ئۈچۈن كرېمنىي كاربىد پاراشوكىنى ئېلىش ئۈچۈن ئىككىنچى دەرىجىلىك بىرىكتۈرۈش جەريانىغا قاتناشتۇرۇش كېرەك.
2.2 پاراشوك كرىستال شەكلىنى كونترول قىلىش
2.2.1 سىنتېز تېمپېراتۇرىسىنىڭ تەسىرى
باشقا جەريان شەرتلىرىنى ئۆزگەرتمەي، بىرىكتۈرۈش تېمپېراتۇرىسى 1500℃، 1700℃، 1900℃ ۋە 2100℃ بولۇپ، ھاسىل بولغان SiC پاراشوكىدىن ئەۋرىشكە ئېلىنىپ تەھلىل قىلىنىدۇ. 5-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، β-SiC تۇپراق سېرىق رەڭدە، α-SiC بولسا رەڭگى ئوچۇقراق. بىرىكتۈرۈلگەن پاراشوكنىڭ رەڭگى ۋە شەكلىنى كۆزىتىش ئارقىلىق، بىرىكتۈرۈلگەن مەھسۇلاتنىڭ 1500℃ ۋە 1700℃ تېمپېراتۇرىدا β-SiC ئىكەنلىكىنى بېكىتكىلى بولىدۇ. 1900℃ تېمپېراتۇرىدا، رەڭگى ئوچۇقراق بولۇپ، ئالتە تەرەپلىك زەررىچىلەر پەيدا بولىدۇ، بۇ تېمپېراتۇرا 1900℃ غا ئۆرلىگەندىن كېيىن، باسقۇچلۇق ئۆزگىرىش يۈز بېرىدىغانلىقىنى ۋە β-SiC نىڭ بىر قىسمى α-SiC غا ئايلىنىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ؛ تېمپېراتۇرا 2100℃ غا ئۆرلىگەندە، بىرىكتۈرۈلگەن زەررىچىلەرنىڭ سۈزۈك ئىكەنلىكى ۋە α-SiC نىڭ ئاساسەن ئايلىنىدىغانلىقى بايقالىدۇ.
2.2.2 سىنتېز ۋاقتىنىڭ تەسىرى
باشقا جەريان شەرتلىرى ئۆزگەرمەيدۇ، سىنتېز ۋاقتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 4 سائەت، 8 سائەت ۋە 12 سائەتكە تەڭشەلدى. ھاسىل بولغان SiC پاراشوكىدىن ئەۋرىشكە ئېلىنىپ، دىفراكتومېتر (XRD) ئارقىلىق ئانالىز قىلىنىدۇ. نەتىجىلەر 6-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. سىنتېز ۋاقتى SiC پاراشوكى تەرىپىدىن سىنتېز قىلىنغان مەھسۇلاتقا بەلگىلىك تەسىر كۆرسىتىدۇ. سىنتېز ۋاقتى 4 سائەت ۋە 8 سائەت بولغاندا، سىنتېز مەھسۇلاتى ئاساسلىقى 6H-SiC بولىدۇ؛ سىنتېز ۋاقتى 12 سائەت بولغاندا، مەھسۇلاتتا 15R-SiC پەيدا بولىدۇ.
2.2.3 خام ئەشيا نىسبىتىنىڭ تەسىرى
باشقا جەريانلار ئۆزگەرمەيدۇ، كرېمنىي-كاربون ماددىلىرىنىڭ مىقدارى ئانالىز قىلىنىدۇ، سىنتېز تەجرىبىلىرى ئۈچۈن نىسبەتلەر ئايرىم-ئايرىم ھالدا 1.00، 1.05، 1.10 ۋە 1.15 بولىدۇ. نەتىجىلەر 7-رەسىمدە كۆرسىتىلدى.
XRD سپېكتىرىدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، كرېمنىي-كاربون نىسبىتى 1.05 تىن چوڭ بولغاندا، مەھسۇلاتتا ئارتۇقچە Si پەيدا بولىدۇ، كرېمنىي-كاربون نىسبىتى 1.05 تىن تۆۋەن بولغاندا، ئارتۇقچە C پەيدا بولىدۇ. كرېمنىي-كاربون نىسبىتى 1.05 بولغاندا، سۈنئىي مەھسۇلاتتىكى ئەركىن كاربون ئاساسەن يوقىلىدۇ، ھەمدە ئەركىن كرېمنىي پەيدا بولمايدۇ. شۇڭا، يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC نى بىرىكتۈرۈش ئۈچۈن كرېمنىي-كاربون نىسبىتىنىڭ مىقدار نىسبىتى 1.05 بولۇشى كېرەك.
2.3 پاراشوكتىكى ئازوت مىقدارىنىڭ تۆۋەن بولۇشىنى كونترول قىلىش
2.3.1 سۈنئىي خام ماتېرىياللار
بۇ تەجرىبىدە ئىشلىتىلگەن خام ئەشيا ئوتتۇرا دىئامېتىرى 20 مىكرومېتىر كېلىدىغان يۇقىرى ساپلىقتىكى كاربون پاراشوكى ۋە يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي پاراشوكىدىن ئىبارەت. ئۇلارنىڭ زەررىچە چوڭلۇقى كىچىك ۋە ئالاھىدە يۈز كۆلىمى چوڭ بولغاچقا، ھاۋادا N2 نى سۈمۈرۈش ئاسان. پاراشوكنى سىنتېز قىلغاندا، ئۇ پاراشوكنىڭ كرىستال شەكلىگە كەلتۈرۈلىدۇ. N تىپلىق كرىستاللارنىڭ ئۆسۈشى ئۈچۈن، پاراشوكتىكى N2 نىڭ تەكشى بولماسلىقى كرىستالنىڭ قارشىلىق كۆرسىتىشىنىڭ تەكشى بولماسلىقىغا، ھەتتا كرىستال شەكلىنىڭ ئۆزگىرىشىگە ئېلىپ كېلىدۇ. ھىدروگېن قوشۇلغاندىن كېيىن سىنتېزلانغان پاراشوكنىڭ ئازوت مىقدارى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە تۆۋەن. بۇنىڭ سەۋەبى، ھىدروگېن مولېكۇلاسىنىڭ مىقدارى ئاز. كاربون پاراشوكى ۋە كرېمنىي پاراشوكىغا سۈمۈرۈلگەن N2 قىزىتىلىپ، يۈزدىن پارچىلانغاندا، H2 كىچىك ھەجىمى بىلەن پاراشوكلار ئارىسىدىكى بوشلۇققا تولۇق تارقىلىپ، N2 نىڭ ئورنىنى ئالىدۇ، ۋە ۋاكۇئۇم جەريانىدا N2 ئوچاقتىن چىقىپ، ئازوت مىقدارىنى چىقىرىۋېتىش مەقسىتىگە يېتىدۇ.
2.3.2 سىنتېز جەريانى
كرېمنىي كاربىد پاراشوكىنى بىرىكتۈرۈش جەريانىدا، كاربون ئاتوملىرى بىلەن ئازوت ئاتوملىرىنىڭ رادىئوسى ئوخشاش بولغاچقا، ئازوت كرېمنىي كاربىدتىكى كاربون بوشلۇقىنىڭ ئورنىنى ئالىدۇ، شۇنىڭ بىلەن ئازوت مىقدارىنى ئاشۇرىدۇ. بۇ تەجرىبە جەريانىدا H2 كىرگۈزۈش ئۇسۇلى قوللىنىلىدۇ، ھەمدە H2 بىرىكتۈرۈش ئوچىقىدىكى كاربون ۋە كرېمنىي ئېلېمېنتلىرى بىلەن رېئاكسىيە قىلىپ C2H2، C2H ۋە SiH گازلىرىنى ھاسىل قىلىدۇ. كاربون ئېلېمېنت مىقدارى گاز باسقۇچىنىڭ ئۆتۈشى ئارقىلىق ئاشىدۇ، شۇنىڭ بىلەن كاربون بوشلۇقى ئازىيىدۇ. ئازوتنى چىقىرىۋېتىش مەقسىتىگە يېتىدۇ.
2.3.3 جەرياننىڭ ئارقا كۆرۈنۈشىدىكى ئازوت مىقدارىنى كونترول قىلىش
چوڭ تۆشۈكلۈككە ئىگە گرافىت تىرېلكىسىنى قوشۇمچە C مەنبەسى سۈپىتىدە ئىشلىتىپ، گاز باسقۇچى تەركىبىدىكى Si پارىنى سۈمۈرۈۋالغىلى، گاز باسقۇچى تەركىبىدىكى Si نى ئازايتقىلى ۋە شۇنىڭ بىلەن C/Si نى ئاشۇرغىلى بولىدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، گرافىت تىرېلكىسى يەنە Si ئاتموسفېراسى بىلەن رېئاكسىيە قىلىپ، Si2C، SiC2 ۋە SiC ھاسىل قىلالايدۇ، بۇ Si ئاتموسفېراسىنىڭ C مەنبەسىنى گرافىت تىرېلكىسىدىن ئۆسۈش ئاتموسفېراسىغا ئېلىپ كىرىپ، C نىسبىتىنى ئاشۇرغانلىقىغا، شۇنداقلا كاربون-كرېمنىي نىسبىتىنى ئاشۇرغانلىقىغا باراۋەر. شۇڭا، چوڭ تۆشۈكلۈككە ئىگە گرافىت تىرېلكىسىنى ئىشلىتىپ، كاربون بوشلۇقىنى ئازايتىپ، ئازوتنى چىقىرىۋېتىش مەقسىتىگە يېتىش ئارقىلىق كاربون-كرېمنىي نىسبىتىنى ئاشۇرغىلى بولىدۇ.
3 يەككە كىرىستال پاراشوك بىرىكتۈرۈش جەريانىنى تەھلىل قىلىش ۋە لايىھىلەش
3.1 سىنتېز جەريانىنىڭ پىرىنسىپى ۋە لايىھىسى
يۇقىرىدا تىلغا ئېلىنغان پاراشوك بىرىكمىسىنىڭ زەررىچە چوڭلۇقى، كىرىستال شەكلى ۋە ئازوت مىقدارىنى كونترول قىلىش توغرىسىدىكى ئومۇميۈزلۈك تەتقىقات ئارقىلىق، بىرىكمە جەريانى تەۋسىيە قىلىندى. يۇقىرى ساپلىقتىكى C پاراشوكى ۋە Si پاراشوكى تاللىنىپ، تەكشى ئارىلاشتۇرۇلۇپ، كرېمنىي-كاربون نىسبىتى 1.05 گە ئاساسەن گرافىت تىگېلىغا قاچىلىنىدۇ. جەريان باسقۇچلىرى ئاساسلىقى تۆت باسقۇچقا بۆلۈنىدۇ:
1) تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا نىترىتلىنىش جەريانى، 5×10-4 Pa غىچە چاڭ-توزان سۈمۈرۈش، ئاندىن ھىدروگېننى كىرگۈزۈش، كامېرانىڭ بېسىمىنى تەخمىنەن 80 kPa قىلىش، 15 مىنۇت ساقلاش ۋە تۆت قېتىم تەكرارلاش. بۇ جەريان كاربون پاراشوكى ۋە كرېمنىي پاراشوكىنىڭ يۈزىدىكى ئازوت ئېلېمېنتلىرىنى چىقىرىۋېتەلەيدۇ.
2) يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا نىترىتلىنىش جەريانى، 5 × 10-4 Pa غىچە چاڭ-توزان سۈمۈرۈش، ئاندىن 950 ℃ غىچە قىزىتىش، ئاندىن ھىدروگېن قوشۇش، كامېرانىڭ بېسىمىنى تەخمىنەن 80 kPa قىلىش، 15 مىنۇت ساقلاش ۋە تۆت قېتىم تەكرارلاش. بۇ جەريان كاربون پاراشوكى ۋە كرېمنىي پاراشوكىنىڭ يۈزىدىكى ئازوت ئېلېمېنتلىرىنى چىقىرىۋېتىش ۋە ئىسسىقلىق مەيدانىدىكى ئازوتنى قوزغىتىشقا ياردەم بېرىدۇ.
3) تۆۋەن تېمپېراتۇرا باسقۇچىدىكى سىنتېز جەريانى، 5 × 10-4 Pa غا قويۇپ بېرىلىدۇ، ئاندىن 1350℃ غا قىزىتىلىدۇ، 12 سائەت ساقلىنىدۇ، ئاندىن كامېرنىڭ بېسىمىنى تەخمىنەن 80 kPa قىلىش ئۈچۈن ھىدروگېن قوشۇلىدۇ، 1 سائەت ساقلىنىدۇ. بۇ جەريان سىنتېز جەريانىدا ئۇچۇپ كەتكەن ئازوتنى چىقىرىۋېتەلەيدۇ.
4) يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق باسقۇچلۇق سىنتېز جەريانى، يۇقىرى ساپلىقتىكى ھىدروگېن ۋە ئارگون ئارىلاشمىسىدىكى گازنىڭ بەلگىلىك مىقدار ئېقىم نىسبىتى بىلەن تولدۇرۇش، كامېرانىڭ بېسىمىنى تەخمىنەن 80 kPa قىلىش، تېمپېراتۇرىنى 2100℃ غا كۆتۈرۈش ۋە 10 سائەت ساقلاش. بۇ جەريان كرېمنىي كاربىد پاراشوكىنى β-SiC دىن α-SiC غا ئۆزگەرتىشنى تاماملايدۇ ۋە كىرىستال زەررىچىلىرىنىڭ ئۆسۈشىنى تاماملايدۇ.
ئاخىرىدا، كامېرا تېمپېراتۇرىسىنىڭ ئۆي تېمپېراتۇرىسىغا سوۋۇشىنى ساقلاڭ، ئاتموسفېرا بېسىمىغا تولدۇرۇڭ ۋە پاراشوكنى ئېلىۋېتىڭ.
3.2 پاراشوكنى كېيىنكى پىششىقلاپ ئىشلەش جەريانى
پاراشوك يۇقىرىقى ئۇسۇل ئارقىلىق سىنتېزلانغاندىن كېيىن، ئەركىن كاربون، كرېمنىي ۋە باشقا مېتال ئارىلاشمىلىرىنى چىقىرىۋېتىش ۋە زەررىچە چوڭلۇقىنى تەكشۈرۈش ئۈچۈن ئۇنى قايتا پىششىقلاپ ئىشلەش كېرەك. ئالدى بىلەن، سىنتېزلانغان پاراشوك ئېزىش ئۈچۈن شارلىق تېگىرمەنگە قويۇلىدۇ، ئېزىلگەن كرېمنىي كاربىد پاراشوكى مۇفلې ئوچاققا سېلىنىپ، ئوكسىگېن بىلەن 450 سېلسىيە گرادۇسقىچە قىزىتىلىدۇ. پاراشوكتىكى ئەركىن كاربون ئىسسىقلىق ئارقىلىق ئوكسىدلىنىپ، كامېرادىن چىقىپ كېتىدىغان كاربون تۆت ئوكسىد گازىنى ھاسىل قىلىدۇ، شۇنىڭ بىلەن ئەركىن كاربون چىقىرىۋېتىلىدۇ. ئاندىن، كىسلاتالىق تازىلاش سۇيۇقلۇقى تەييارلىنىپ، سىنتېز جەريانىدا ھاسىل بولغان كاربون، كرېمنىي ۋە قالدۇق مېتال ئارىلاشمىلىرىنى چىقىرىۋېتىش ئۈچۈن تازىلاش ئۈچۈن كرېمنىي كاربىد زەررىچە تازىلاش ماشىنىسىغا قويۇلىدۇ. ئۇنىڭدىن كېيىن، قالدۇق كىسلاتا ساپ سۇدا يۇيۇلۇپ قۇرۇتۇلىدۇ. قۇرۇتۇلغان پاراشوك كرىستال ئۆسۈشى ئۈچۈن زەررىچە چوڭلۇقىنى تاللاش ئۈچۈن تىترەش ئېكرانىدا تەكشۈرۈلىدۇ.
ئېلان قىلىنغان ۋاقىت: 2024-يىلى 8-ئاينىڭ 8-كۈنى