کریستال های SiC تهیه شده به روش PVT

روش اصلی برای تهیه تک بلورهای کاربید سیلیکون، روش انتقال فیزیکی بخار (PVT) است. این روش عمدتاً شامل یکحفره لوله کوارتز، یکعنصر گرمایش(کویل القایی یا بخاری گرافیت)،عایق نمدی کربن گرافیتمواد، الفبوته گرافیتییک کریستال بذر کاربید سیلیکون، پودر کاربید سیلیکون و یک دماسنج با دمای بالا. پودر کاربید سیلیکون در پایین بوته گرافیتی قرار دارد، در حالی که کریستال بذر در بالا ثابت شده است. فرآیند رشد کریستال به شرح زیر است: دما در پایین بوته از طریق حرارت دادن (القاء یا مقاومت) به 2100-2400 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. پودر سیلیکون کاربید در کف بوته در این دمای بالا تجزیه می شود و مواد گازی مانند Si، Si2C و SiC2 تولید می کند. این مواد گازی تحت تأثیر دما و گرادیان غلظت درون حفره به سطح دمای پایین بلور بذر منتقل می‌شوند و به تدریج متراکم شده و هسته‌ای می‌شوند و در نهایت به رشد کریستال کاربید سیلیکون دست می‌یابند.

نکات فنی کلیدی که باید هنگام رشد کریستال های کاربید سیلیکون با استفاده از روش انتقال فیزیکی بخار به آنها توجه کرد به شرح زیر است:

1) خلوص مواد گرافیت در داخل میدان دمای رشد کریستال باید الزامات را برآورده کند. خلوص قطعات گرافیت باید کمتر از 5×10-6 و نمد عایق کمتر از 10×10-6 باشد. در این میان، خلوص عناصر B و Al باید کمتر از 0.1×10-6 باشد، زیرا این دو عنصر حفره‌های آزاد در طول رشد کاربید سیلیکون ایجاد می‌کنند. مقادیر بیش از حد این دو عنصر منجر به خواص الکتریکی ناپایدار کاربید سیلیکون می شود که بر عملکرد دستگاه های کاربید سیلیکون تأثیر می گذارد. در عین حال، وجود ناخالصی ممکن است منجر به نقص و دررفتگی کریستال شود و در نهایت بر کیفیت کریستال تأثیر بگذارد.

2) قطبیت کریستال بذر باید به درستی انتخاب شود. تأیید شده است که از صفحه C(0001) می توان برای رشد کریستال های 4H-SiC استفاده کرد و از صفحه Si(0001) برای رشد کریستال های 6H-SiC استفاده می شود.

3) از کریستال های بذر خارج از محور برای رشد استفاده کنید. زاویه بهینه کریستال بذر خارج از محور 4 درجه است که به سمت جهت کریستالی اشاره می کند. کریستال های بذر خارج از محور نه تنها می توانند تقارن رشد کریستال را تغییر دهند و نقص در کریستال را کاهش دهند، بلکه به کریستال اجازه می دهند در امتداد یک جهت کریستالی خاص رشد کنند که برای تهیه کریستال های تک بلور مفید است. در عین حال، می تواند رشد کریستال را یکنواخت تر کند، تنش و کرنش داخلی را در کریستال کاهش دهد و کیفیت کریستال را بهبود بخشد.

4) فرآیند پیوند کریستال دانه خوب. قسمت پشتی کریستال دانه در دمای بالا تجزیه و تصعید می شود. در طول رشد کریستال، حفره های شش ضلعی یا حتی نقص های میکرولوله ای می توانند در داخل کریستال ایجاد شوند و در موارد شدید، کریستال های چند شکلی با مساحت بزرگ ایجاد می شوند. بنابراین، قسمت پشتی کریستال بذر باید از قبل درمان شود. یک لایه مقاوم به نور متراکم با ضخامت حدود 20 میکرومتر را می توان بر روی سطح سی کریستال بذر پوشش داد. پس از کربونیزاسیون در دمای بالا در حدود 600 درجه سانتیگراد، یک لایه فیلم کربنی شده متراکم تشکیل می شود. سپس تحت فشار و دما بالا به صفحه گرافیتی یا کاغذ گرافیتی چسبانده می شود. کریستال دانه ای که از این طریق به دست می آید می تواند کیفیت کریستالیزاسیون را تا حد زیادی بهبود بخشد و به طور موثری از فرسایش قسمت پشتی کریستال دانه جلوگیری کند.

5) پایداری رابط رشد کریستال را در طول چرخه رشد کریستال حفظ کنید. با افزایش تدریجی ضخامت کریستال های کاربید سیلیکون، سطح مشترک رشد کریستال به تدریج به سمت سطح بالایی پودر کاربید سیلیکون در پایین بوته حرکت می کند. این باعث تغییراتی در محیط رشد در سطح مشترک رشد کریستال می شود که منجر به نوسانات در پارامترهایی مانند میدان حرارتی و نسبت کربن به سیلیکون می شود. به طور همزمان، سرعت انتقال مواد اتمسفر را کاهش می دهد و سرعت رشد کریستال را کاهش می دهد و خطری برای رشد مداوم و پایدار کریستال ایجاد می کند. با بهینه سازی ساختار و روش های کنترل می توان این مشکلات را تا حدودی کاهش داد. افزودن یک مکانیسم حرکت بوته و کنترل بوته برای حرکت آهسته به سمت بالا در جهت محوری با سرعت رشد کریستال می‌تواند پایداری محیط رشد رابط رشد کریستال را تضمین کند و گرادیان دمایی محوری و شعاعی را حفظ کند.

Semicorex کیفیت بالایی را ارائه می دهداجزای گرافیتبرای رشد کریستال SiC اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com