Njira zazikulu zokulira ma silicon carbide single crystals ndi monga Physical Vapor Transport (PVT), Top-Seeded Solution Growth (TSSG), ndi High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD).

Pakati pa izi, njira ya PVT yakhala njira yayikulu yopangira mafakitale chifukwa cha kukhazikitsa kwake zida zosavuta, kugwiritsa ntchito mosavuta komanso kuwongolera, komanso kuchepetsa ndalama zogwiritsira ntchito zida ndi ntchito.

---

Mfundo Zaukadaulo Zofunikira pa Kukula kwa SiC Crystal Pogwiritsa Ntchito Njira ya PVT

Kuti mukule makristasi a silicon carbide pogwiritsa ntchito njira ya PVT, zinthu zingapo zaukadaulo ziyenera kuyendetsedwa mosamala:

1. Kuyera kwa Zipangizo za Graphite mu Kutentha
   Zipangizo za graphite zomwe zimagwiritsidwa ntchito mu thermal field ya crystal growth ziyenera kukwaniritsa zofunikira zoyera. Kuchuluka kwa kuipitsidwa mu zigawo za graphite kuyenera kukhala pansi pa 5 × 10⁻⁶, ndipo pa insulation felts kuyenera kukhala pansi pa 10 × 10⁻⁶. Makamaka, zomwe zili mu boron (B) ndi aluminiyamu (Al) ziyenera kukhala pansi pa 0.1 × 10⁻⁶.

2. Kugawanika Koyenera kwa Crystal ya Mbeu
   Deta yotsimikizira ikuwonetsa kuti C-face (0001) ndi yoyenera kumera makhiristo a 4H-SiC, pomwe Si-face (0001) ndi yoyenera kukula kwa 6H-SiC.

3. Kugwiritsa Ntchito Makristalo a Mbeu Zopanda Mzere
   Mbewu zosagwira ntchito bwino zimatha kusintha kukula kwa mbewu, kuchepetsa zolakwika za makristalo, komanso kulimbikitsa ubwino wa makristalo.

4. Njira Yodalirika Yogwirizanitsa Mbewu ndi Makristalo
   Kugwirizana koyenera pakati pa kristalo wa mbewu ndi chogwirira n'kofunika kwambiri kuti mbewuyo ikhale yolimba panthawi yomera.

5. Kusunga Kukhazikika kwa Chiyanjano cha Kukula
   Pa nthawi yonse ya kukula kwa makristalo, mawonekedwe a kukula ayenera kukhala okhazikika kuti zitsimikizire kuti makristalo apamwamba kwambiri akupangidwa.

 

---

Ukadaulo Wapakati mu Kukula kwa SiC Crystal

1. Ukadaulo Wogwiritsa Ntchito Doping wa SiC Powder

Kugwiritsa ntchito ufa wa SiC ndi cerium (Ce) kungalimbikitse kukula kwa polytype imodzi monga 4H-SiC. Kafukufuku wasonyeza kuti kugwiritsa ntchito ufa wa Ce kungathe:

• Kuonjezera kuchuluka kwa makristalo a SiC;

• Konzani momwe galasi limayendera kuti likule mofanana komanso molunjika;

• Chepetsani zinyalala ndi zolakwika;

• Pewani dzimbiri kumbuyo kwa kristalo;

• Wonjezerani kuchuluka kwa zokolola za kristalo imodzi.

2. Kulamulira kwa Ma Gradients a Axial ndi Radial Thermal

Kuchuluka kwa kutentha kwa axial kumakhudza mtundu wa kristalo ndi kukula kwake. Kuchuluka kwa kuwala komwe kuli kochepa kwambiri kungayambitse kuphatikizika kwa mitundu yosiyanasiyana ya kristalo ndi kuchepa kwa kayendedwe ka zinthu mu gawo la nthunzi. Kukonza bwino kukula kwa kristalo mwachangu komanso mokhazikika komanso koyenera.

3. Ukadaulo Wowongolera Kusamuka kwa Ndege Yoyambira (BPD)

Ma BPD amapangika makamaka chifukwa cha kupsinjika kwa magazi komwe kumapitirira malire ofunikira mu makristalo a SiC, zomwe zimayambitsa machitidwe otsetsereka. Popeza ma BPD amakhala olunjika kudera lomwe kukula kumakulira, nthawi zambiri amabuka panthawi ya kukula kwa makristalo ndi kuzizira. Kuchepetsa kupsinjika kwamkati kumatha kuchepetsa kwambiri kuchuluka kwa ma BPD.

4. Kulamulira Chiŵerengero cha Mpweya Wopanga Gawo

Kuonjezera chiŵerengero cha kaboni-ku-silicon mu gawo la nthunzi ndi njira yotsimikizika yolimbikitsira kukula kwa mtundu umodzi wa polytype. Chiŵerengero chapamwamba cha C/Si chimachepetsa macrostep bunching ndikusunga cholowa cha pamwamba kuchokera ku kristalo wa mbewu, motero kuletsa kupangika kwa mitundu yosafunikira ya polytype.

5. Njira Zokulira Zochepa Pakupsinjika

Kupsinjika maganizo panthawi ya kukula kwa makristalo kungayambitse mizere yokhotakhota, ming'alu, ndi kuchuluka kwa BPD. Zolakwika izi zimatha kupitirira mpaka ku zigawo za epitaxial ndikusokoneza magwiridwe antchito a chipangizocho.

Njira zingapo zochepetsera kupsinjika kwa kristalo mkati ndi izi:

• Kusintha kufalikira kwa kutentha ndi magawo a njira kuti zithandizire kukula kwapafupi ndi kufanana;

• Kukonza kapangidwe ka mtanda kuti kristalo ikule momasuka popanda choletsa cha makina;

• Kukonza kalembedwe ka chogwirira mbewu kuti muchepetse kusagwirizana kwa kutentha pakati pa mbewu ndi graphite panthawi yotenthetsera, nthawi zambiri posiya mpata wa 2 mm pakati pa mbewu ndi chogwirira;

• Kukonza njira zoyeretsera, kulola kristalo kuziziritsa ndi uvuni, ndikusintha kutentha ndi nthawi kuti athetseretu kupsinjika kwamkati.

---

Zochitika mu Ukadaulo wa Kukula kwa SiC Crystal

1. Kukula Kwakukulu kwa Makristalo
Ma dayamita a SiC single crystal awonjezeka kuchoka pa mamilimita ochepa chabe kufika pa ma wafer a mainchesi 6, mainchesi 8, komanso mainchesi 12. Ma wafer akuluakulu amathandizira kupanga bwino ndikuchepetsa ndalama, pomwe akukwaniritsa zofunikira za zida zamagetsi amphamvu kwambiri.

2. Ubwino Wapamwamba wa Makristalo
Makristalo a SiC apamwamba kwambiri ndi ofunikira pazida zogwira ntchito bwino. Ngakhale kuti zinthu zasintha kwambiri, makristalo amakono akadali ndi zolakwika monga ma micropipes, kusokonekera kwa malo, ndi zinyalala, zomwe zonsezi zimatha kuwononga magwiridwe antchito ndi kudalirika kwa chipangizocho.

3. Kuchepetsa Mtengo
Kupanga makristalo a SiC kudakali kokwera mtengo, zomwe zimalepheretsa kugwiritsa ntchito bwino zinthu zambiri. Kuchepetsa ndalama kudzera mu njira zabwino zokulira, kuwonjezera mphamvu zopangira, komanso kuchepetsa ndalama zopangira ndikofunikira kwambiri pakukulitsa ntchito zamsika.

4. Kupanga Zinthu Mwanzeru
Ndi kupita patsogolo kwa luntha lochita kupanga ndi ukadaulo waukulu wa data, kukula kwa makristalo a SiC kukupita patsogolo ku njira zanzeru komanso zodziyimira pawokha. Masensa ndi machitidwe owongolera amatha kuyang'anira ndikusintha momwe kukula kumakhalira nthawi yeniyeni, kukonza kukhazikika kwa njira ndi kulosera. Kusanthula deta kumatha kupititsa patsogolo magawo a njira ndi mtundu wa makristalo.

Kupititsa patsogolo ukadaulo wapamwamba kwambiri wa SiC single crystal growth ndi cholinga chachikulu pakufufuza zinthu za semiconductor. Pamene ukadaulo ukupita patsogolo, njira zokulira ma crystal zidzapitirira kusintha ndikusintha, zomwe zikupereka maziko olimba a ntchito za SiC muzipangizo zamagetsi zotentha kwambiri, zama frequency ambiri, komanso zamagetsi amphamvu kwambiri.