אין דעם סיליקאָן קאַרבייד איינציק קריסטאַל וווּקס פּראָצעס, איז פיזישער פארע טראַנספּאָרט די איצטיקע הויפּטשטראָם אינדוסטריאַליזאַציע מעטאָדע. פֿאַר דעם PVT וווּקס מעטאָדע,סיליקאָן קאַרבייד פּודערהאט א גרויסן איינפלוס אויף דעם וואוקס פראצעס. אלע פאראמעטערס פוןסיליקאָן קאַרבייד פּודערדירעקט באַאיינפלוסן די קוואַליטעט פון איין קריסטאַל וווּקס און עלעקטרישע אייגנשאַפטן. אין איצטיקע אינדוסטריעלע אַפּליקאַציעס, די געוויינטלעך געניצטעסיליקאָן קאַרבייד פּודערסינטעז פּראָצעס איז די זיך-פאַרשפּרייטנדיק הויך-טעמפּעראַטור סינטעז מעטאָד.
די זעלבסט-פארשפרייטנדיקע הויך-טעמפּעראַטור סינטעז מעטאָדע ניצט הויכע טעמפּעראַטור צו געבן די רעאַקטאַנטן ערשטע היץ צו אָנהייבן כעמישע רעאַקציעס, און דערנאָך ניצט זי איר אייגענע כעמישע רעאַקציע היץ צו לאָזן די נישט-רעאַגירטע סובסטאַנצן פאָרזעצן צו פאַרענדיקן די כעמישע רעאַקציע. אָבער, ווייל די כעמישע רעאַקציע פון סיליקאָן און סיליקאָן באַפרייט ווייניקער היץ, מוזן אַנדערע רעאַקטאַנטן צוגעגעבן ווערן צו האַלטן די רעאַקציע. דעריבער, האָבן פילע געלערנטע פארגעשלאגן א פארבעסערטע זעלבסט-פארשפרייטנדיקע סינטעז מעטאָדע אויף דעם באַזיס, איינפירנדיק אן אַקטיוואַטאָר. די זעלבסט-פארשפרייטנדיקע מעטאָדע איז רעלאַטיוו גרינג צו אימפּלעמענטירן, און פארשידענע סינטעז פּאַראַמעטערס זענען גרינג צו סטאַביל קאָנטראָלירן. גרויס-מאָסשטאַביגע סינטעז טרעפט די באדערפענישן פון אינדוסטריאַליזאַציע.
שוין אין 1999, האט ברידזשפארט גענוצט די זעלבסט-פארשפרייטנדיקע הויך-טעמפּעראַטור סינטעז מעטאָדע צו סינטעזירןSiC פּודער, אבער עס האט גענוצט עטאקסיסילאן און פענאל רעזין אלס רוי מאטעריאלן, וואס איז געווען טייער. גאא פאן און אנדערע האבן גענוצט הויך-ריינהייט סיליציום פודער און סי פודער אלס רוי מאטעריאלן צו סינטעזירןSiC פּודערדורך הויך-טעמפּעראַטור רעאַקציע אין אַן אַרגאָן אַטמאָספער. נינג לינאַ האָט צוגעגרייט גרויס-פּאַרטיקלSiC פּודערדורך צווייטיקער סינטעז.
דער מיטל-פרעקווענץ אינדוקציע הייצונג אויוון אנטוויקלט דורך די צווייטע פארשונג אינסטיטוט פון כינע עלעקטראניקס טעכנאלאגיע גרופע קארפאראציע מישט גלייך סיליקאן פודער און קוילן פודער אין א געוויסן סטויכיאָמעטרישן פאַרהעלטעניש און לייגט זיי אין א גראַפיט קרוציבל.גראַפיט קרוציבלווערט געשטעלט אין א מיטל-פרעקווענץ אינדוקציע הייצונג אויוון פאר הייצונג, און די טעמפעראטור ענדערונג ווערט גענוצט צו סינטעזירן און טראנספארמירן די נידעריג-טעמפעראטור פאזע און הויך-טעמפעראטור פאזע סיליקאן קארבייד בהתאמה. ווייל די טעמפעראטור פון דער β-SiC סינטעז רעאקציע אין דער נידעריג-טעמפעראטור פאזע איז נידעריגער ווי די פארפליכטונג טעמפעראטור פון Si, קען די סינטעז פון β-SiC אונטער הויך וואקיום גוט זיכער מאכן די זעלבסט-פארשפרייטונג. די מעטאד פון אריינפירן ארגאן, וואסערשטאף און HCl גאז אין דער סינטעז פון α-SiC פארמיידט די דעקאמפאזיציע פוןSiC פּודעראין דער הויך-טעמפּעראַטור בינע, און קען עפעקטיוו רעדוצירן די ניטראָגען אינהאַלט אין α-SiC פּודער.
שאַנדאָנג טיאַניוע האָט דיזיינט אַ סינטעז־אויוון, ניצנדיק סילאַן גאַז ווי סיליקאָן רוי־מאַטעריאַל און קוילן־פּודער ווי קוילן־רוי־מאַטעריאַל. די מאָס רוי־מאַטעריאַל גאַז וואָס איז אַרײַנגעפֿירט געוואָרן איז אַדזשאַסטירט געוואָרן דורך אַ צוויי־שריט סינטעז־מעטאָדע, און די לעצטע סינטעזירטע סיליקאָן קאַרבייד פּאַרטיקל־גרייס איז געווען צווישן 50 און 5,000 µm.
1 קאָנטראָל פאַקטאָרן פון פּודער סינטעז פּראָצעס
1.1 ווירקונג פון פּודער פּאַרטיקל גרייס אויף קריסטאַל וווּקס
די פּאַרטיקל גרייס פון סיליקאָן קאַרבייד פּודער האט אַ זייער וויכטיקן השפּעה אויף דעם ווייטערדיקן איינציקן קריסטאַל וואוקס. דער וואוקס פון SiC איינציקן קריסטאַל דורך PVT מעטאָד ווערט דערגרייכט הויפּטזעכלעך דורך ענדערן דעם מאָלאַרן פאַרהעלטעניש פון סיליקאָן און קאַרבאָן אין דער גאַז פאַזע קאָמפּאָנענט, און דער מאָלאַרער פאַרהעלטעניש פון סיליקאָן און קאַרבאָן אין דער גאַז פאַזע קאָמפּאָנענט איז פֿאַרבונדן מיט דער פּאַרטיקל גרייס פון סיליקאָן קאַרבייד פּודער. דער גאַנצער דרוק און סיליקאָן-קאַרבאָן פאַרהעלטעניש פון דעם וואוקס סיסטעם וואַקסן מיטן פאַרקלענערן פון פּאַרטיקל גרייס. ווען די פּאַרטיקל גרייס פאַרקלענערט זיך פון 2-3 מם צו 0.06 מם, וואַקסט דער סיליקאָן-קאַרבאָן פאַרהעלטעניש פון 1.3 צו 4.0. ווען די פּאַרטיקלען זענען קליין ביז אַ געוויסן גראַד, וואַקסט דער Si פּאַרטיקאַל דרוק, און אַ שיכט פון Si פילם ווערט געשאַפֿן אויף דער ייבערפלאַך פון דעם וואַקסנדיקן קריסטאַל, וואָס פאַראורזאַכט גאַז-פליסיק-האַרט וואוקס, וואָס אַפעקטירט דעם פּאָלימאָרפיזם, פּונקט חסרונות און ליניע חסרונות אין דעם קריסטאַל. דעריבער, מוז די פּאַרטיקל גרייס פון הויך-ריינקייט סיליקאָן קאַרבייד פּודער זיין גוט קאָנטראָלירט.
דערצו, ווען די גרייס פון די SiC פּודער פּאַרטיקלען איז רעלאַטיוו קליין, צעפאַלט זיך דער פּודער שנעלער, וואָס רעזולטירט אין איבערגעטריבענעם וואוקס פון SiC איין קריסטאַלן. פון איין זייט, אין דער הויך-טעמפּעראַטור סביבה פון SiC איין קריסטאַל וואוקס, ווערן די צוויי פּראָצעסן פון סינטעז און צעפאַל דורכגעפירט סיימאַלטייניאַסלי. סיליקאָן קאַרבייד פּודער וועט צעפאַלן און פאָרמירן קאַרבאָן אין דער גאַז פאַזע און האַרטער פאַזע ווי Si, Si2C, SiC2, וואָס רעזולטירט אין ערנסטער קאַרבאָניזאַציע פון פּאָליקריסטאַלין פּודער און די פאָרמירונג פון קאַרבאָן איינשלוסן אין דעם קריסטאַל; פון דער אַנדערער זייט, ווען די צעפאַל קורס פון דעם פּודער איז רעלאַטיוו שנעל, איז די קריסטאַל סטרוקטור פון דעם געוואַקסענעם SiC איין קריסטאַל פּראָנע צו ענדערונגען, וואָס מאַכט עס שווער צו קאָנטראָלירן די קוואַליטעט פון דעם געוואַקסענעם SiC איין קריסטאַל.
1.2 ווירקונג פון פּודער קריסטאַל פאָרעם אויף קריסטאַל וווּקס
דער וואוקס פון SiC איינציק קריסטאל דורך PVT מעטאד איז א סובלימאציע-רעקריסטאליזאציע פראצעס ביי הויכער טעמפעראטור. די קריסטאל פארעם פון SiC רוי מאטעריאל האט א וויכטיגן איינפלוס אויף קריסטאל וואוקס. אין דעם פראצעס פון פודער סינטעז, וועט דער עיקר געשאפן ווערן די נידריג-טעמפּעראַטור סינטעז פאזע (β-SiC) מיט א קובישע סטרוקטור פון דער איינהייט צעל און די הויך-טעמפּעראַטור סינטעז פאזע (α-SiC) מיט א העקסאגאנאלע סטרוקטור פון דער איינהייט צעל. עס זענען דא אסאך סיליקאן קארבייד קריסטאל פארמען און א שמאלער טעמפעראטור קאנטראל ראיאן. למשל, 3C-SiC וועט זיך טראנספארמירן אין העקסאגאנאלע סיליקאן קארבייד פאלימאָרף, ד.ה. 4H/6H-SiC, ביי טעמפעראטורן העכער 1900°C.
בעת דעם איינציק-קריסטאל וואוקס פראצעס, ווען β-SiC פּודער ווערט גענוצט צו וואַקסן קריסטאַלן, איז די סיליקאָן-קאַרבאָן מאָלאַר פאַרהעלטעניש גרעסער ווי 5.5, בשעת ווען α-SiC פּודער ווערט גענוצט צו וואַקסן קריסטאַלן, איז די סיליקאָן-קאַרבאָן מאָלאַר פאַרהעלטעניש 1.2. ווען די טעמפּעראַטור שטייגט, פּאַסירט אַ פאַזע איבערגאַנג אין דער קרוציבל. אין דעם צייט ווערט די מאָלאַר פאַרהעלטעניש אין דער גאַז פאַזע גרעסער, וואָס איז נישט גינסטיק פֿאַר קריסטאַל וואוקס. אין דערצו, אַנדערע גאַז פאַזע אומריינקייטן, אַרייַנגערעכנט קאַרבאָן, סיליקאָן און סיליקאָן דייאַקסייד, ווערן לייכט גענערירט בעת דעם פאַזע איבערגאַנג פראצעס. די אנוועזנהייט פון די אומריינקייטן פאַראורזאַכט דעם קריסטאַל צו ברידן מיקראָטובעס און ליידיקייטן. דעריבער, מוז די פּודער קריסטאַל פאָרעם זיין פּינקטלעך קאָנטראָלירט.
1.3 ווירקונג פון פּודער אומריינקייטן אויף קריסטאַל וווּקס
דער אינהאַלט פֿון אומריינקייט אין SiC פּודער ווירקט אויף דער ספּאָנטאַנער נוקלעאַציע בעת קריסטאַל וואוקס. ווי העכער דער אינהאַלט פֿון אומריינקייט, אַלץ ווייניקער מסתּמא איז עס אַז דער קריסטאַל זאָל ספּאָנטאַנער נוקלעירן. פֿאַר SiC, די הויפּט מעטאַל אומריינקייטן זענען B, Al, V, און Ni, וואָס קענען ווערן אײַנגעפֿירט דורך פּראָצעסיר-געצייַג בעת דער פּראָצעסיר-אַרבעט פֿון סיליקאָן פּודער און קאַרבאָן פּודער. צווישן זיי, B און Al זענען די הויפּט נידעריקע ענערגיע-לעוועל אַקסעפּטאָר אומריינקייטן אין SiC, וואָס רעזולטירט אין אַ פֿאַרקלענערונג אין SiC קעגנשטאַנד. אַנדערע מעטאַל אומריינקייטן וועלן אײַנפֿירן פֿילע ענערגיע-לעוועלס, וואָס רעזולטירט אין נישט-סטאַבילע עלעקטרישע אייגנשאַפֿטן פֿון SiC אײַנציקע קריסטאַלן בײַ הויכע טעמפּעראַטורן, און האָבן אַ גרעסערן השפּעה אויף די עלעקטרישע אייגנשאַפֿטן פֿון הויך-ריינקייט האַלב-איזאָלירנדיקע אײַנציקע קריסטאַל סאַבסטראַטן, ספּעציעל די קעגנשטאַנד. דעריבער, מוז הויך-ריינקייט סיליקאָן קאַרבייד פּודער ווערן סינטעזירט וויפֿל מעגלעך.
1.4 ווירקונג פון שטיקשטאָף אינהאַלט אין פּודער אויף קריסטאַל וווּקס
דער לעוועל פון שטיקשטאָף אינהאַלט באַשטימט די קעגנשטעל פון די איין קריסטאַל סאַבסטראַט. גרויסע פאַבריקאַנטן דאַרפן אַדזשאַסטירן די שטיקשטאָף דאָפּינג קאָנצענטראַציע אין די סינטעטיש מאַטעריאַל לויט די דערוואַקסן קריסטאַל וווּקס פּראָצעס בעשאַס פּודער סינטעז. הויך-ריינקייט האַלב-איזאָלייטינג סיליקאָן קאַרבייד איין קריסטאַל סאַבסטראַטן זענען די מערסט פּראַמאַסינג מאַטעריאַלס פֿאַר מיליטעריש קאָר עלעקטראָניש קאַמפּאָונאַנץ. צו וואַקסן הויך-ריינקייט האַלב-איזאָלייטינג איין קריסטאַל סאַבסטראַטן מיט הויך קעגנשטעל און ויסגעצייכנט עלעקטרישע פּראָפּערטיעס, דער אינהאַלט פון די הויפּט פאַרפּעסטיקונג שטיקשטאָף אין די סאַבסטראַט מוזן זיין קאַנטראָולד אויף אַ נידעריק מדרגה. קאַנדאַקטיוו איין קריסטאַל סאַבסטראַטן דאַרפן שטיקשטאָף אינהאַלט צו זיין קאַנטראָולד אויף אַ לעפיערעך הויך קאָנצענטראַציע.
2 שליסל קאָנטראָל טעכנאָלאָגיע פֿאַר פּודער סינטעז
צוליב די פֿאַרשידענע נוצן־סביבות פֿון סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַטן, האָט די סינטעז־טעכנאָלאָגיע פֿאַר וואוקס־פּודער אויך פֿאַרשידענע פּראָצעסן. פֿאַר N־טיפּ קאַנדאַקטיווע איין־קריסטאַל וואוקס־פּודערס, איז נויטיק הויך־ריינקייט פֿון פֿאַרפּעסטיקונג און איין־פֿאַזע; בשעת פֿאַר האַלב־איזאָלירנדיקע איין־קריסטאַל וואוקס־פּודערס, איז נויטיק שטרענגע קאָנטראָל פֿון שטיקשטאָף־אינהאַלט.
2.1 פּודער פּאַרטיקל גרייס קאָנטראָל
2.1.1 סינטעז טעמפּעראַטור
האלטנדיג אנדערע פראצעס באדינגונגען אן ענדערונג, זענען SiC פודערס געשאפן ביי סינטעז טעמפעראטורן פון 1900 ℃, 2000 ℃, 2100 ℃, און 2200 ℃ גענומען און אנאליזירט געווארן. ווי געוויזן אין פיגור 1, קען מען זען אז די פארטיקל גרייס איז 250~600 μm ביי 1900 ℃, און די פארטיקל גרייס וואקסט צו 600~850 μm ביי 2000 ℃, און די פארטיקל גרייס ענדערט זיך באדייטנד. ווען די טעמפעראטור גייט ווייטער ארויף צו 2100 ℃, איז די פארטיקל גרייס פון SiC פודער 850~2360 μm, און די פארגרעסערונג איז געווענליך מילד. די פארטיקל גרייס פון SiC ביי 2200 ℃ איז סטאביל ביי בערך 2360 μm. די פארגרעסערונג אין סינטעז טעמפעראטור פון 1900 ℃ האט א פאזיטיוון עפעקט אויף די SiC פארטיקל גרייס. ווען די סינטעז טעמפעראטור גייט ווייטער ארויף פון 2100 ℃, ענדערט זיך די פארטיקל גרייס נישט מער באדייטנד. דעריבער, ווען די סינטעז טעמפּעראַטור איז באַשטימט צו 2100 ℃, קען מען סינטעזירן אַ גרעסערע פּאַרטיקל גרייס מיט אַ נידעריקער ענערגיע קאַנסאַמשאַן.
2.1.2 סינטעז צייט
אַנדערע פּראָצעס באַדינגונגען בלייבן אָן ענדערונגען, און די סינטעז צייט איז באַשטימט צו 4 שעה, 8 שעה, און 12 שעה ריספּעקטיוולי. די דזשענערייטאַד SiC פּודער סאַמפּלינג אַנאַליז איז געוויזן אין פיגור 2. עס איז געפֿונען אַז די סינטעז צייט האט אַ באַטייטיק ווירקונג אויף די פּאַרטיקל גרייס פון SiC. ווען די סינטעז צייט איז 4 שעה, די פּאַרטיקל גרייס איז דער הויפּט פאַרשפּרייט ביי 200 מיקראָמעטער; ווען די סינטעז צייט איז 8 שעה, די סינטעטישע פּאַרטיקל גרייס ינקריסיז באַטייטיק, דער הויפּט פאַרשפּרייט ביי וועגן 1 000 מיקראָמעטער; ווי די סינטעז צייט פאָרזעצט צו פאַרגרעסערן, די פּאַרטיקל גרייס ינקריסיז ווייַטער, דער הויפּט פאַרשפּרייט ביי וועגן 2 000 מיקראָמעטער.
2.1.3 איינפלוס פון רוי מאַטעריאַל פּאַרטיקל גרייס
ווי די היימישע סיליקאן מאַטעריאַל פּראָדוקציע קייט ווערט ביסלעכווייַז פֿאַרבעסערט, ווערט די ריינקייט פֿון סיליקאן מאַטעריאַלן אויך ווייטער פֿאַרבעסערט. איצט ווערן די סיליקאן מאַטעריאַלן געניצט אין סינטעז הויפּטזעכלעך צעטיילט אין גראַנולאַר סיליקאן און פּודערדיק סיליקאן, ווי געוויזן אין פֿיגור 3.
פארשידענע סיליקאן רוי מאטעריאלן זענען גענוצט געווארן צו דורכפירן סיליקאן קארבייד סינטעז עקספערימענטן. דער פארגלייך פון די סינטעטישע פראדוקטן ווערט געוויזן אין פיגור 4. אנאליז ווייזט אז ווען מען ניצט בלאק סיליקאן רוי מאטעריאלן, איז א גרויסע צאל סיליקאן עלעמענטן פאראן אין פראדוקט. נאכדעם וואס דער סיליקאן בלאק ווערט צעקוועטשט צום צווייטן מאל, ווערט דער סיליקאן עלעמענט אין דעם סינטעטישן פראדוקט באדייטנד פארקלענערט, אבער עס עקזיסטירט נאך אלץ. צום סוף, ווערט סיליקאן פודער גענוצט פאר סינטעז, און נאר SiC איז פאראן אין פראדוקט. דאס איז ווייל אין דעם פראדוקציע פראצעס דארף גרויסע גראנולארע סיליקאן ערשט דורכגיין אן אויבערפלאך סינטעז רעאקציע, און סיליקאן קארבייד ווערט סינטעזירט אויף דער אויבערפלאך, וואס פארמיידט דעם אינערליכן סיליקאן פודער פון ווייטער פארבינדן זיך מיט C פודער. דעריבער, אויב מען ניצט בלאק סיליקאן אלס רוי מאטעריאל, דארף מען עס צעקוועטשן און דערנאך אונטערווארפן א צווייטן סינטעז פראצעס צו באקומען סיליקאן קארבייד פודער פאר קריסטאל וואוקס.
2.2 פּודער קריסטאַל פאָרעם קאָנטראָל
2.2.1 איינפלוס פון סינטעז טעמפּעראַטור
האלטנדיג אנדערע פראצעס באדינגונגען אן ענדערונג, איז די סינטעז טעמפעראטור 1500℃, 1700℃, 1900℃, און 2100℃, און דער גענערירטער SiC פּודער ווערט גענומען און אנאליזירט. ווי געוויזן אין פיגור 5, איז β-SiC ערדיש געל, און α-SiC איז העלער אין קאליר. דורך באאבאכטן די קאליר און מאָرفאָלאָגיע פון דעם סינטעזירטן פּודער, קען מען באַשטימען אַז דער סינטעזירטער פּראָדוקט איז β-SiC ביי טעמפּעראַטורן פון 1500℃ און 1700℃. ביי 1900℃ ווערט דער קאליר העלער, און העקסאַגאָנאַלע פּאַרטיקלען דערשייַנען, וואָס ווײַזט אַז נאָכדעם ווי די טעמפּעראַטור שטייגט צו 1900℃, פּאַסירט אַ פאַזע איבערגאַנג, און אַ טייל פון β-SiC ווערט פארוואנדלט אין α-SiC; ווען די טעמפּעראַטור גייט ווייטער שטייגן צו 2100℃, געפינט מען אַז די סינטעזירטע פּאַרטיקלען זענען טראַנספּאַרענט, און α-SiC איז באַזיקלי פארוואנדלט געוואָרן.
2.2.2 ווירקונג פון סינטעז צייט
אַנדערע פּראָצעס באַדינגונגען בלייבן די זעלבע, און די סינטעז צייט איז באַשטימט צו 4 שעה, 8 שעה, און 12 שעה, ריספּעקטיוולי. דער דזשענערירטער SiC פּודער ווערט גענומען מוסטערן און אַנאַליזירט דורך אַ דיפראַקטאָמעטער (XRD). די רעזולטאַטן ווערן געוויזן אין פיגור 6. די סינטעז צייט האט אַ געוויסן השפּעה אויף דעם פּראָדוקט סינטעזירט דורך SiC פּודער. ווען די סינטעז צייט איז 4 שעה און 8 שעה, איז דער סינטעטישער פּראָדוקט הויפּטזעכלעך 6H-SiC; ווען די סינטעז צייט איז 12 שעה, דערשיינט 15R-SiC אין דעם פּראָדוקט.
2.2.3 איינפלוס פון רוי מאַטעריאַל פאַרהעלטעניש
אַנדערע פּראָצעסן בלייבן די זעלבע, די מאָס פון סיליקאָן-קוילנשטאָף סאַבסטאַנסן ווערט אַנאַליזירט, און די פּראָפּאָרציעס זענען 1.00, 1.05, 1.10 און 1.15 ריספּעקטיוולי פֿאַר סינטעז עקספּערימענטן. די רעזולטאַטן ווערן געוויזן אין פיגור 7.
פֿון דעם XRD ספּעקטרום, קען מען זען אַז ווען די סיליקאָן-קאַרבאָן פאַרהעלטעניש איז גרעסער ווי 1.05, דערשיינט איבעריק Si אין דעם פּראָדוקט, און ווען די סיליקאָן-קאַרבאָן פאַרהעלטעניש איז ווייניקער ווי 1.05, דערשיינט איבעריק C. ווען די סיליקאָן-קאַרבאָן פאַרהעלטעניש איז 1.05, ווערט דער פֿרײַער קאַרבאָן אין דעם סינטעטישן פּראָדוקט באַזיקאַלי עלימינירט, און קיין פֿרײַער סיליקאָן דערשיינט נישט. דעריבער, זאָל די סומע פאַרהעלטעניש פֿון סיליקאָן-קאַרבאָן פאַרהעלטעניש זײַן 1.05 צו סינטעזירן הויך-ריינקייט SiC.
2.3 קאָנטראָל פון נידעריקן שטיקשטאָף אינהאַלט אין פּודער
2.3.1 סינטעטישע רוי מאַטעריאַלן
די רוי מאַטעריאַלן געניצט אין דעם עקספּערימענט זענען הויך-ריינקייט קוילן פּודער און הויך-ריינקייט סיליקאָן פּודער מיט אַ דורכשניטלעך דיאַמעטער פון 20 מיקראָמעטער. צוליב זייער קליינער פּאַרטיקל גרייס און גרויסער ספּעציפישער ייבערפלאַך שטח, זענען זיי גרינג צו אַבזאָרבירן N2 אין דער לופט. ווען מען סינטעזירט דעם פּודער, וועט עס ווערן געבראַכט אין דער קריסטאַל פאָרעם פון דעם פּודער. פֿאַר דעם וווּקס פון N-טיפּ קריסטאַלן, פירט די אומגלייכע דאָפּינג פון N2 אין דעם פּודער צו אומגלייכן קעגנשטעל פון דעם קריסטאַל און אפילו ענדערונגען אין דער קריסטאַל פאָרעם. דער שטיקשטאָף אינהאַלט פון דעם סינטעזירטן פּודער נאָך דעם וואָס וואַסערשטאָף ווערט איינגעפירט איז באַדייטנד נידעריק. דאָס איז ווייַל דער באַנד פון וואַסערשטאָף מאָלעקולן איז קליין. ווען דער N2 אַדסאָרבירט אין דעם קוילן פּודער און סיליקאָן פּודער ווערט געהייצט און צעלאָזט זיך פון דער ייבערפלאַך, דיפיוזירט H2 גאָר אין דעם שפּאַלט צווישן די פּודערס מיט זיין קליינעם באַנד, און פאַרבייט די פּאָזיציע פון N2, און N2 אַנטלויפט פון דעם קרוציבל בעת דעם וואַקוום פּראָצעס, דערגרייכנדיג דעם ציל פון אַראָפּנעמען דעם שטיקשטאָף אינהאַלט.
2.3.2 סינטעז פּראָצעס
בעת דער סינטעז פון סיליקאן קאַרבייד פּודער, ווייל דער ראַדיוס פון טשאַד אַטאָמען און נייטראָגען אַטאָמען איז ענלעך, וועט נייטראָגען פאַרבייטן טשאַד ליידיקע פּלעצער אין סיליקאן קאַרבייד, דערמיט פאַרגרעסערנדיק דעם נייטראָגען אינהאַלט. דער עקספּערימענטאַלער פּראָצעס נעמט אָן דעם מעטאָד פון אײַנפֿירן H2, און H2 רעאַגירט מיט טשאַד און סיליקאן עלעמענטן אין דער סינטעז קרוציבל צו דזשענערירן C2H2, C2H, און SiH גאַזן. דער טשאַד עלעמענט אינהאַלט פאַרגרעסערט זיך דורך גאַז פאַזע טראַנסמיסיע, דערמיט פאַרקלענערנדיק טשאַד ליידיקע פּלעצער. דער ציל פון באַזײַטיקן נייטראָגען איז דערגרייכט.
2.3.3 פּראָצעס הינטערגרונט ניטראָגען אינהאַלט קאָנטראָל
גראַפיט קרוציבלען מיט גרויס פּאָראָזיטעט קענען גענוצט ווערן ווי נאָך C קוועלער צו אַבזאָרבירן Si פארע אין די גאַז פאַזע קאָמפּאָנענטן, רעדוצירן Si אין די גאַז פאַזע קאָמפּאָנענטן, און אַזוי פאַרגרעסערן C/Si. אין דער זעלביקער צייט, גראַפיט קרוציבלען קענען אויך רעאַגירן מיט Si אַטמאָספער צו דזשענערירן Si2C, SiC2 און SiC, וואָס איז עקוויוואַלענט צו Si אַטמאָספער ברענגען C קוואַל פון גראַפיט קרוציבל אין די וווּקס אַטמאָספער, ינקריסינג די C פאַרהעלטעניש, און אויך ינקריסינג טשאַד-סיליקאָן פאַרהעלטעניש. דעריבער, די טשאַד-סיליקאָן פאַרהעלטעניש קען זיין געוואקסן דורך ניצן גראַפיט קרוציבלען מיט גרויס פּאָראָזיטעט, רעדוצירן טשאַד וואַקאַנסיעס, און דערגרייכן די ציל פון רימוווינג נייטראָגען.
3 אנאליז און פלאן פון איין קריסטאל פּודער סינטעז פּראָצעס
3.1 פּרינציפּ און פּלאַן פון סינטעז פּראָצעס
דורך דער אויבן דערמאנטער אויספירלעכער שטודיע איבער דער קאנטראל פון די פארטיקל גרייס, קריסטאל פארעם און שטיקשטאף אינהאלט פון דער פודער סינטעז, ווערט פארגעשלאגן א סינטעז פראצעס. הויך-ריינקייט C פודער און Si פודער ווערן אויסגעקליבן, און זיי ווערן גלייך געמישט און אריינגעלייגט אין א גראפיט קרוציבל לויט א סיליקאן-קוילנשטאף פארהעלטעניש פון 1.05. די פראצעס טריט זענען הויפטזעכלעך צעטיילט אין פיר שטאפלען:
1) נידעריג-טעמפּעראַטור דעניטריפיקאַציע פּראָצעס, וואַקוום צו 5×10-4 פּאַ, דערנאָך אַרײַנפֿירן וואַסערשטאָף, מאַכן דעם קאַמער דרוק אַרום 80 kPa, האַלטן פֿאַר 15 מינוט, און איבערחזרן פֿיר מאָל. דער פּראָצעס קען אַראָפּנעמען שטיקשטאָף עלעמענטן אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון קוילן פּודער און סיליקאָן פּודער.
2) הויך-טעמפּעראַטור דעניטריפיקאַציע פּראָצעס, וואַקוום צו 5×10-4 פּאַ, דערנאָך הייצן צו 950 ℃, און דערנאָך אַרײַנפֿירן וואַסערשטאָף, מאַכן דעם קאַמער דרוק אַרום 80 kPa, האַלטן פֿאַר 15 מינוט, און איבערחזרן פֿיר מאָל. דער פּראָצעס קען אַראָפּנעמען שטיקשטאָף עלעמענטן אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון קוילן פּודער און סיליקאָן פּודער, און טרייבן שטיקשטאָף אין דעם היץ פֿעלד.
3) סינטעז פון נידעריג-טעמפעראטור פאזע פראצעס, עוואקואירן צו 5×10-4 Pa, דערנאך ווארעמען צו 1350℃, האלטן פאר 12 שעה, דערנאך אריינפירן וואסערשטאף צו מאכן די קאמער דרוק בערך 80 kPa, האלטן פאר 1 שעה. דער פראצעס קען אראפנעמען דעם שטיקשטאף וואס איז פארפלייכט געווארן בעת דעם סינטעז פראצעס.
4) סינטעז פון הויך-טעמפּעראַטור פאַזע פּראָצעס, אָנפֿילן מיט אַ געוויסן גאַז וואָלומען שטראָם פאַרהעלטעניש פון הויך ריינקייט וואַסערשטאָף און אַרגאָן געמישט גאַז, מאַכן די קאַמער דרוק וועגן 80 kPa, העכערן די טעמפּעראַטור צו 2100 ℃, האַלטן פֿאַר 10 שעה. דער פּראָצעס קאַמפּליץ די טראַנספאָרמאַציע פון סיליקאָן קאַרבייד פּודער פון β-SiC צו α-SiC און קאַמפּליץ די וווּקס פון קריסטאַל פּאַרטיקאַלז.
צום סוף, וואַרט ביז די קאַמער טעמפּעראַטור קילט זיך אָפּ צו צימער טעמפּעראַטור, פֿילט עס אָן ביז אַטמאָספֿערישן דרוק, און נעמט אַרויס דעם פּולווער.
3.2 פּודער נאָך-פּראַסעסינג פּראָצעס
נאכדעם וואס דער פודער ווערט סינטעזירט דורך דעם אויבנדערמאנטן פראצעס, מוז עס נאך-פראצעסירט ווערן צו באזייטיגן פרייען קוילן-שטאף, סיליקאן און אנדערע מעטאל אומריינקייטן און זיפן די פארטיקל גרייס. ערשטנס, ווערט דער סינטעזירטער פודער אריינגעלייגט אין א קויל מיל פאר צעקוועטשן, און דער צעקוועטשטער סיליקאן קארבייד פודער ווערט אריינגעלייגט אין א מאפל אויוון און געהייצט צו 450°C דורך זויערשטאף. דער פרייער קוילן-שטאף אין פודער ווערט אקסידירט דורך היץ צו שאפן קוילן-דיאקסייד גאז וואס אנטלויפט פון דער קאמער, אזוי דערגרייכנדיג די באזייטיגונג פון פרייען קוילן-שטאף. דערנאך, ווערט א זויערע רייניקונגס-פליסיגקייט צוגעגרייט און אריינגעלייגט אין א סיליקאן קארבייד פארטיקל רייניקונג מאשין פאר רייניקונג צו באזייטיגן קוילן-שטאף, סיליקאן און רעשטלעך מעטאל אומריינקייטן וואס ווערן געשאפן בעת דעם סינטעז פראצעס. דערנאך ווערט די רעשטלעך זויער געוואשן אין ריין וואסער און געטריקנט. דער געטריקנטער פודער ווערט זיפט אין א וויברירנדיקן זיפ פאר פארטיקל גרייס אויסוואל פאר קריסטאל וואוקס.
פּאָסט צייט: אויגוסט-08-2024