Konsiderazzjonijiet Ewlenin għall-Preparazzjoni ta' Kristal Uniku ta' Karbur tas-Silikon ta' Kwalità Għolja

Il-metodi ewlenin għall-preparazzjoni ta' kristall wieħed tas-silikon jinkludu: Trasport Fiżiku tal-Fwar (PVT), Tkabbir tas-Soluzzjoni Top-Seeded (TSSG), u Depożizzjoni Kimika tal-Fwar f'Temperatura Għolja (HT-CVD). Fost dawn, il-metodu PVT huwa adottat b'mod wiesa' fil-produzzjoni industrijali minħabba t-tagħmir sempliċi tiegħu, il-faċilità ta' kontroll, u l-ispejjeż baxxi tat-tagħmir u tal-operat.

Punti Tekniċi Ewlenin għat-Tkabbir PVT tal-Kristalli tal-Karbur tas-Silikon

Meta jitkabbru kristalli tal-karbur tas-silikon bl-użu tal-metodu tat-Trasport Fiżiku tal-Fwar (PVT), iridu jiġu kkunsidrati l-aspetti tekniċi li ġejjin:

1. Purità tal-Materjali tal-Grafita fil-Kamra tat-Tkabbir: Il-kontenut ta' impurità fil-komponenti tal-grafita għandu jkun taħt il-5×10⁻⁶, filwaqt li l-kontenut ta' impurità fil-feltru tal-insulazzjoni għandu jkun taħt l-10×10⁻⁶. Elementi bħal B u Al għandhom jinżammu taħt 0.1×10⁻⁶.
2. Għażla Korretta tal-Polarità tal-Kristall taż-Żerriegħa: Studji empiriċi juru li l-wiċċ C (0001) huwa adattat għat-tkabbir ta' kristalli 4H-SiC, filwaqt li l-wiċċ Si (0001) jintuża għat-tkabbir ta' kristalli 6H-SiC.
3. Użu ta' Kristalli taż-Żerriegħa barra mill-Assi: Kristalli taż-żerriegħa barra mill-assi jistgħu jbiddlu s-simetrija tat-tkabbir tal-kristall, u b'hekk inaqqsu d-difetti fil-kristall.
4. Proċess ta' Twaħħil ta' Kristalli taż-Żerriegħa ta' Kwalità Għolja.
5. Iż-Żamma tal-Istabbiltà tal-Interfaċċja tat-Tkabbir tal-Kristall Matul iċ-Ċiklu tat-Tkabbir.

Teknoloġiji Ewlenin għat-Tkabbir tal-Kristalli tal-Karbur tas-Silikon

1. Teknoloġija tad-Doping għat-Trab tal-Karbur tas-Silikon
   Id-doping tat-trab tal-karbur tas-silikon b'ammont xieraq ta' Ce jista' jistabbilizza t-tkabbir ta' kristalli singoli 4H-SiC. Riżultati prattiċi juru li d-doping tas-Ce jista':

• Żid ir-rata tat-tkabbir tal-kristalli tal-karbur tas-silikon.
• Ikkontrolla l-orjentazzjoni tat-tkabbir tal-kristall, u tagħmilha aktar uniformi u regolari.
• Trażżan il-formazzjoni tal-impuritajiet, tnaqqas id-difetti u tiffaċilita l-produzzjoni ta' kristalli monokristalli u ta' kwalità għolja.
• Inibixxi l-korrużjoni minn wara tal-kristall u ttejjeb ir-rendiment ta' kristall wieħed.

• Teknoloġija ta' Kontroll tal-Gradjent tat-Temperatura Assjali u Radjali
  Il-gradjent tat-temperatura assjali jaffettwa primarjament it-tip u l-effiċjenza tat-tkabbir tal-kristall. Gradjent tat-temperatura eċċessivament żgħir jista' jwassal għal formazzjoni polikristallina u jnaqqas ir-rati tat-tkabbir. Gradjenti tat-temperatura assjali u radjali xierqa jiffaċilitaw tkabbir rapidu tal-kristall SiC filwaqt li jżommu kwalità stabbli tal-kristall.
• Teknoloġija ta' Kontroll tad-Dislokazzjoni tal-Pjan Bażali (BPD)
  Id-difetti tal-BPD jinqalgħu l-aktar meta l-istress shear fil-kristall jaqbeż l-istress shear kritiku tas-SiC, u b'hekk jattiva sistemi ta' slip. Peress li l-BPDs huma perpendikolari għad-direzzjoni tat-tkabbir tal-kristall, dawn jiffurmaw primarjament waqt it-tkabbir u t-tkessiħ tal-kristall.
• Teknoloġija ta' Aġġustament tal-Proporzjon tal-Kompożizzjoni tal-Fażi tal-Fwar
  Iż-żieda fil-proporzjon tal-karbonju għas-silikon fl-ambjent tat-tkabbir hija miżura effettiva biex tistabbilizza t-tkabbir ta' kristall wieħed. Proporzjon ogħla tal-karbonju għas-silikon inaqqas l-aggruppament f'passi kbar, jippreserva l-informazzjoni dwar it-tkabbir tal-wiċċ tal-kristall taż-żerriegħa, u jrażżan il-formazzjoni tal-politipi.
• Teknoloġija ta' Kontroll ta' Stress Baxx
  L-istress waqt it-tkabbir tal-kristall jista' jikkawża liwi tal-pjani tal-kristall, li jwassal għal kwalità fqira tal-kristall jew saħansitra qsim. L-istress għoli jżid ukoll id-dislokazzjonijiet tal-pjan bażali, li jistgħu jaffettwaw ħażin il-kwalità tas-saff epitassjali u l-prestazzjoni tal-apparat.

Immaġni ta' skennjar ta' wejfer SiC ta' 6 pulzieri

Metodi biex Tnaqqas l-Istress fil-Kristalli:

• Aġġusta d-distribuzzjoni tal-kamp tat-temperatura u l-parametri tal-proċess biex tippermetti tkabbir kważi f'ekwilibriju ta' kristalli singoli tas-SiC.
• Ottimizza l-istruttura tal-griġjol biex tippermetti tkabbir ħieles tal-kristalli b'restrizzjonijiet minimi.
• Immodifika t-tekniki ta' fissazzjoni tal-kristall taż-żerriegħa biex tnaqqas id-diskrepanza fl-espansjoni termali bejn il-kristall taż-żerriegħa u d-detentur tal-grafita. Approċċ komuni huwa li titħalla vojt ta' 2 mm bejn il-kristall taż-żerriegħa u d-detentur tal-grafita.
• Ittejjeb il-proċessi tat-temprar billi timplimenta t-temprar in situ fil-forn, taġġusta t-temperatura u t-tul tat-temprar biex teħles kompletament l-istress intern.

Xejriet Futuri fit-Teknoloġija tat-Tkabbir tal-Kristalli tal-Karbur tas-Silikon

B'ħarsa 'l quddiem, it-teknoloġija ta' preparazzjoni ta' kristall wieħed SiC ta' kwalità għolja se tiżviluppa fid-direzzjonijiet li ġejjin:

1. Tkabbir fuq Skala Kbira
   Id-dijametru tal-kristalli singoli tal-karbur tas-silikon evolva minn ftit millimetri għal daqsijiet ta' 6 pulzieri, 8 pulzieri, u saħansitra 12-il pulzier akbar. Il-kristalli SiC b'dijametru kbir itejbu l-effiċjenza tal-produzzjoni, inaqqsu l-ispejjeż, u jissodisfaw id-domandi ta' apparati ta' qawwa għolja.
2. Tkabbir ta' Kwalità Għolja
   Kristalli singoli tas-SiC ta’ kwalità għolja huma essenzjali għal apparati ta’ prestazzjoni għolja. Għalkemm sar progress sinifikanti, għadhom jeżistu difetti bħal mikropajpijiet, dislokazzjonijiet, u impuritajiet, li jaffettwaw il-prestazzjoni u l-affidabbiltà tal-apparat.
3. Tnaqqis fl-Ispejjeż
   L-ispiża għolja tal-preparazzjoni tal-kristalli SiC tillimita l-applikazzjoni tagħha f'ċerti oqsma. L-ottimizzazzjoni tal-proċessi tat-tkabbir, it-titjib tal-effiċjenza tal-produzzjoni, u t-tnaqqis tal-ispejjeż tal-materja prima jistgħu jgħinu biex jitnaqqsu l-ispejjeż tal-produzzjoni.
4. Tkabbir Intelliġenti
   Bl-avvanzi fl-AI u l-big data, it-teknoloġija tat-tkabbir tal-kristalli SiC se tadotta dejjem aktar soluzzjonijiet intelliġenti. Il-monitoraġġ u l-kontroll f'ħin reali bl-użu ta' sensuri u sistemi awtomatizzati se jtejbu l-istabbiltà u l-kontrollabbiltà tal-proċess. Barra minn hekk, l-analitika tal-big data tista' tottimizza l-parametri tat-tkabbir, u ttejjeb il-kwalità tal-kristalli u l-effiċjenza tal-produzzjoni.

It-teknoloġija tal-preparazzjoni ta' kristall wieħed tas-silikon karbur ta' kwalità għolja hija fokus ewlieni fir-riċerka dwar materjali semikondutturi. Hekk kif it-teknoloġija tavvanza, it-tekniki tat-tkabbir tal-kristalli SiC se jkomplu jevolvu, u jipprovdu bażi soda għal applikazzjonijiet f'oqsma ta' temperatura għolja, frekwenza għolja, u qawwa għolja.