خبرون - سلکان ڪاربائيڊ جي ساخت ۽ ترقي ٽيڪنالاجي (Ⅱ)

چوٿون، جسماني بخار جي منتقلي جو طريقو

فزيڪل واپر ٽرانسپورٽ (PVT) طريقو 1955 ۾ ليلي پاران ايجاد ڪيل واپر فيز سبليميشن ٽيڪنالاجي مان پيدا ٿيو. سي سي پاؤڊر کي گريفائٽ ٽيوب ۾ رکيو ويندو آهي ۽ سي سي پاؤڊر کي ختم ڪرڻ ۽ ختم ڪرڻ لاءِ تيز گرمي پد تي گرم ڪيو ويندو آهي، ۽ پوءِ گرافائٽ ٽيوب کي ٿڌو ڪيو ويندو آهي. سي سي پاؤڊر جي ٺهڻ کان پوء، وانپ مرحلو اجزاء جمع ڪيا ويا آهن ۽ گريفائٽ ٽيوب جي چوڌاري SiC ڪرسٽل ۾ ڪرسٽلائز ٿيل آهن. جيتوڻيڪ اهو طريقو وڏي سائيز جي سي سي سنگل ڪرسٽل حاصل ڪرڻ ڏکيو آهي، ۽ گريفائٽ ٽيوب ۾ جمع ڪرڻ جي عمل کي ڪنٽرول ڪرڻ ڏکيو آهي، اهو بعد ۾ تحقيق ڪندڙن لاء خيال مهيا ڪري ٿو.
Ym Terairov et al. روس ۾ ان بنياد تي ٻج جي ڪرسٽل جو تصور متعارف ڪرايو، ۽ سي سي ڪرسٽل جي بي قابو ڪرسٽل جي شڪل ۽ نيوڪليشن پوزيشن جو مسئلو حل ڪيو. بعد ۾ محققن کي بهتر ڪرڻ جاري آهي ۽ آخرڪار صنعتي گئس فيز ٽرانسپورٽ (PVT) جو طريقو اڄ صنعتي استعمال ۾.

جيئن ته ابتدائي SiC کرسٽل جي ترقي جو طريقو، جسماني وانپ جي منتقلي جو طريقو SiC کرسٽل جي ترقي لاء سڀ کان وڌيڪ مکيه وهڪرو ترقي جو طريقو آهي. ٻين طريقن سان مقابلي ۾، طريقو ترقي جي سامان، سادو ترقي جي عمل، مضبوط controllability، مڪمل ترقي ۽ تحقيق لاء گهٽ گهرجون ڪئي آهي، ۽ صنعتي درخواست محسوس ڪيو آهي. موجوده مين اسٽريم PVT طريقي سان پيدا ٿيندڙ ڪرسٽل جي جوڙجڪ شڪل ۾ ڏيکاريل آهي.

محوري ۽ شعاع جي درجه حرارت جي شعبن کي ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿو graphite crucible جي خارجي حرارتي موصليت جي حالتن کي ڪنٽرول ڪندي. سي سي پاؤڊر کي وڌيڪ درجه حرارت سان گرافائٽ ڪرسيبل جي تري ۾ رکيل آهي، ۽ سي سي سيڊ ڪرسٽل کي گهٽ درجه حرارت سان گريفائٽ ڪرسيبل جي چوٽي تي مقرر ڪيو ويو آهي. پائوڊر ۽ ٻج جي وچ ۾ فاصلو عام طور تي ڏهن ملي ميٽرن تي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي ته جيئن وڌندڙ سنگل ڪرسٽل ۽ پاؤڊر جي وچ ۾ رابطي کان بچڻ لاء. گرمي پد جي درجي عام طور تي 15-35 ℃ / سينٽ جي حد ۾ آهي. 50-5000 Pa جي هڪ انرٽ گيس کي فرنس ۾ رکيو وڃي ٿو ته جيئن ڪنوڪشن کي وڌايو وڃي. اهڙيءَ طرح، سي سي پاؤڊر کي 2000-2500 ℃ تائين گرم ڪرڻ کان پوءِ انڊڪشن هيٽنگ ذريعي، سي سي پاؤڊر سي، سي 2 سي، سي سي 2 ۽ ٻين وانپ جزن ۾ سمائجي ۽ ڊمپوز ٿيندو، ۽ گيس ڪنوڪشن سان ٻج جي آخر تائين منتقل ڪيو ويندو، ۽ سي سي ڪرسٽل ٻج ڪرسٽل تي ڪرسٽل ڪيو ويو آھي ھڪڙي ڪرسٽل ترقي حاصل ڪرڻ لاءِ. ان جي عام واڌ جي شرح 0.1-2mm/h آهي.

PVT عمل ترقي جي درجه حرارت جي ڪنٽرول تي ڌيان ڏئي ٿو، درجه حرارت جي درجه بندي، ترقي جي سطح، مواد جي مٿاڇري جي فاصلي ۽ واڌ جي دٻاء، ان جو فائدو اهو آهي ته ان جو عمل نسبتا بالغ آهي، خام مال پيدا ڪرڻ آسان آهي، قيمت گهٽ آهي، پر ترقي جو عمل. PVT طريقي جو مشاهدو ڪرڻ ڏکيو آهي، ڪرسٽل جي واڌ جي شرح 0.2-0.4mm/h، وڏي ٿلهي (>50mm) سان ڪرسٽل وڌڻ ڏکيو آهي. ڏهاڪن جي لڳاتار ڪوششن کان پوءِ، PVT طريقي سان اڀريل SiC سبسٽريٽ ويفرز جي موجوده مارڪيٽ تمام وڏي ٿي چڪي آهي، ۽ SiC سبسٽريٽ ويفرز جي سالياني پيداوار سوين هزارين ويفرن تائين پهچي سگهي ٿي، ۽ ان جي سائيز بتدريج 4 انچ کان 6 انچ تائين تبديل ٿي رهي آهي. ، ۽ ترقي ڪئي آهي 8 انچ سي سي سبسٽريٽ نموني جا.

پنجون،تيز گرمي پد ڪيميائي وانپ جمع ڪرڻ جو طريقو

هاء گرمي پد ڪيميائي وانپ جمع (HTCVD) هڪ بهتر طريقو آهي جيڪو ڪيميائي وانپ جمع (CVD) تي ٻڌل آهي. طريقو پهريون ڀيرو 1995 ۾ Kordina et al.، Linkoping يونيورسٽي، سويڊن پاران تجويز ڪيو ويو.
ترقي جي جوڙجڪ جو خاڪو تصوير ۾ ڏيکاريل آهي:

پنجون،تيز گرمي پد ڪيميائي وانپ جمع ڪرڻ جو طريقو

جڏهن SiC ڪرسٽل کي مائع مرحلي جي طريقي سان وڌايو ويندو آهي، معاون حل جي اندر درجه حرارت ۽ ڪنوڪشن ورهائڻ کي شڪل ۾ ڏيکاريل آهي:

اهو ڏسي سگهجي ٿو ته امدادي محلول ۾ صليب جي ڀت جي ويجهو گرمي پد وڌيڪ آهي، جڏهن ته ٻج ڪرسٽل تي گرمي پد گهٽ آهي. ترقي جي عمل جي دوران، گريفائٽ ڪرسيبل ڪرسٽل جي واڌ لاء سي جو ذريعو مهيا ڪري ٿو. ڇاڪاڻ ته صليب واري ڀت تي گرمي پد وڌيڪ آهي، سي جي حلاليت وڏي آهي، ۽ ڦهلائڻ جي رفتار تيز آهي، سي جي وڏي مقدار کي C جو هڪ سنتر ٿيل محلول ٺاهڻ لاء C. سي جو حل ٿيل ٻج ڪرسٽل جي ھيٺئين حصي ڏانھن منتقل ڪيو ويندو امدادي محلول اندر ڪنوڪشن ذريعي. سيڊ ڪرسٽل جي پڇاڙيءَ جي گھٽ درجه حرارت جي ڪري، ملندڙ C جي محلوليت ساڳئي طرح گھٽجي ٿي، ۽ اصل C-Saturated محلول ان حالت ۾ گھٽ درجه حرارت واري سرشت ۾ منتقل ٿيڻ کان پوءِ C جو سپر سيرت ٿيل محلول بڻجي وڃي ٿو. Suprataturated C حل ۾ Si سان گڏ معاون حل ۾ سيڊ ڪرسٽل تي SiC ڪرسٽل ايپيٽيڪسيل وڌي سگھي ٿو. جڏهن C جو سپرفورٽ ٿيل حصو نڪرندو آهي، اهو محلول ڪنوڪشن سان صليب واري ڀت جي تيز گرمي پد تي واپس اچي ٿو، ۽ C کي ٻيهر ڳري ٿو ته جيئن هڪ سنتر ٿيل محلول ٺاهي.

سڄو عمل ورجائي ٿو، ۽ سي سي ڪرسٽل وڌي ٿو. مائع مرحلي جي ترقي جي عمل ۾، حل ۾ سي جي تحليل ۽ ورهاڱي جي ترقي جي ترقي جو هڪ اهم انڊيڪس آهي. ڪرسٽل جي مستحڪم واڌ کي يقيني بڻائڻ لاءِ، ضروري آهي ته سي جي ڦڦڙن جي وچ ۾ هڪ توازن برقرار رکڻ لاءِ صليب واري ڀت تي ۽ ٻج جي آخر ۾ ورن. جيڪڏهن سي جي تحليل سي جي ورهاڱي کان وڌيڪ آهي، پوء ڪرسٽل ۾ سي کي تيزيء سان وڌايو ويندو آهي، ۽ سي سي جي خود بخود نيوڪليشن ٿيندي. جيڪڏهن C جو ڦهلاءُ C جي ورن کان گهٽ آهي، ته محلول جي کوٽ جي ڪري ڪرسٽل جي واڌ ويجهه ۾ مشڪل ٿي ويندي.
ساڳئي وقت، سي جي نقل و حمل جي ذريعي سي جي فراهمي تي پڻ اثر انداز ٿئي ٿي. سٺي ڪافي کرسٽل جي معيار ۽ ڪافي ٿلهي سان SiC ڪرسٽل کي وڌائڻ لاءِ، ضروري آھي ته مٿين ٽن عنصرن جي توازن کي يقيني بڻايو وڃي، جيڪو تمام گھڻو وڌائي ٿو SiC مائع مرحلي جي واڌ جي مشڪلات کي. بهرحال، لاڳاپيل نظريات ۽ ٽيڪنالاجيز جي تدريجي سڌاري ۽ بهتري سان، سي سي ڪرسٽل جي مائع مرحلن جي ترقي جا فائدا بتدريج ظاهر ٿيندا.
هن وقت، 2 انچ سي سي ڪرسٽل جي مائع مرحلي جي واڌ جاپان ۾ حاصل ڪري سگهجي ٿي، ۽ 4 انچ ڪرسٽل جي مائع مرحلي جي واڌ پڻ ترقي ڪئي پئي وڃي. هن وقت، لاڳاپيل ملڪي تحقيق جا سٺا نتيجا نه ڏنا ويا آهن، ۽ اهو ضروري آهي ته لاڳاپيل تحقيقي ڪم جي پيروي ڪئي وڃي.

ستون، سي سي ڪرسٽل جي جسماني ۽ ڪيميائي ملڪيت

(1) مشيني خاصيتون: سي سي ڪرسٽل کي انتهائي سختي ۽ سٺي لباس مزاحمت آهي. ان جي Mohs سختي 9.2 ۽ 9.3 جي وچ ۾ آهي، ۽ ان جي Krit سختي 2900 ۽ 3100Kg/mm2 جي وچ ۾ آهي، جيڪا دريافت ڪيل مواد ۾ هيرن جي ڪرسٽل کان پوءِ ٻئي نمبر تي آهي. سي سي جي شاندار مشيني خاصيتن جي ڪري، پائوڊر سي سي اڪثر ڪري ڪٽڻ يا پيسڻ جي صنعت ۾ استعمال ڪيو ويندو آهي، جنهن جي سالياني گهرج لکين ٽين تائين هوندي آهي. ڪجهه workpieces تي پائڻ مزاحمتي ڪوٽنگ به استعمال ڪندي SiC ڪوٽنگ، مثال طور، ڪجهه جنگي جهازن تي لباس جي مزاحمتي ڪوٽنگ SiC ڪوٽنگ مان ٺهيل آهي.

(2) حرارتي خاصيتون: SiC جي حرارتي چالکائي 3-5 W/cm·K تائين ٿي سگهي ٿي، جيڪا روايتي سيمڪنڊڪٽر Si کان 3 ڀيرا ۽ GaAs کان 8 ڀيرا وڌيڪ آهي. سي سي پاران تيار ڪيل ڊوائيس جي گرمي جي پيداوار کي جلدي دور ڪري سگهجي ٿو، تنهنڪري سي سي ڊيوائس جي گرمي جي خرابي جي حالتن جي گهرج نسبتا سست آهي، ۽ اهو اعلي طاقت جي ڊوائيسز جي تياري لاء وڌيڪ مناسب آهي. سي سي ۾ مستحڪم thermodynamic خاصيتون آهن. عام دٻاءُ جي حالتن هيٺ، SiC سڌو سنئون وانپ ۾ ٺهيو ويندو جنهن ۾ Si ۽ C تي مشتمل هوندي.

(3) ڪيميائي خاصيتون: سي سي ۾ مستحڪم ڪيميائي ملڪيتون آهن، سٺي سنکنرن جي مزاحمت، ۽ ڪمري جي حرارت تي ڪنهن به ڄاڻايل تيزاب سان رد عمل نٿو ڪري. گهڻي وقت تائين هوا ۾ رکيل SiC آهستي آهستي ٿلهي SiO2 جي هڪ پتلي پرت ٺاهيندي، وڌيڪ آڪسائيڊريشن رد عمل کي روڪيندي. جڏهن گرمي پد 1700 ℃ کان مٿي ٿي وڃي ٿو، SiO2 پتلي پرت تيزيء سان ڳري ٿي ۽ آڪسائيڊائز ٿئي ٿي. SiC پگھليل آڪسيڊينٽس يا بيسز سان سست آڪسائيڊريشن جي رد عمل مان گذري سگھي ٿو، ۽ SiC ويفرز کي عام طور تي پگھليل KOH ۽ Na2O2 ۾ خراب ڪيو ويندو آھي ته جيئن SiC ڪرسٽل ۾ خلل کي خاص ڪري سگھجي..

(4) بجلي جا خاصيتون: SiC وسيع بينڊ گيپ سيمي ڪنڊڪٽرز جي نمائندي مواد جي طور تي، 6H-SiC ۽ 4H-SiC بينڊ گيپ جي ويڪر ترتيبوار 3.0 eV ۽ 3.2 eV آهي، جيڪا Si کان 3 ڀيرا ۽ GaAs کان 2 ڀيرا آهي. سي سي مان ٺهيل سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز ۾ ننڍڙا لڪيج ڪرنٽ ۽ وڏي بريڪ ڊائون برقي فيلڊ هوندي آهي، تنهن ڪري سي سي کي اعليٰ طاقت وارن ڊوائيسز لاءِ مثالي مواد سمجهيو ويندو آهي. SiC جي saturated electron mobility پڻ Si جي ڀيٽ ۾ 2 ڀيرا وڌيڪ آھي، ۽ اھو پڻ واضح فائدن ۾ آھي اعلي فريڪوئنسي ڊوائيسز جي تياري ۾. P-type SiC کرسٽل يا N-type SiC ڪرسٽل حاصل ڪري سگھجن ٿا، ڪرسٽل ۾ موجود ناپاڪ ائٽم کي ڊاپ ڪري. هن وقت، P-قسم جي سي سي ڪرسٽل خاص طور تي Al، B، Be، O، Ga، Sc ۽ ٻين ايٽمن پاران ڊوپ ڪيا ويا آهن، ۽ N-قسم جي سي سي ڪرسٽل خاص طور تي N ايٽمس طرفان ڊاپ ٿيل آهن. ڊپنگ ڪنسنٽريشن ۽ قسم جي فرق سان سي سي جي جسماني ۽ ڪيميائي ملڪيتن تي وڏو اثر پوندو. ساڳي ئي وقت، مفت ڪيريئر کي ڊيپ ليول ڊوپنگ جهڙوڪ V ذريعي نيل ڪري سگهجي ٿو، مزاحمت وڌائي سگهجي ٿي، ۽ سيمي انسوليٽنگ سي سي ڪرسٽل حاصل ڪري سگهجي ٿي.

(5) بصري خاصيتون: نسبتا وسيع بينڊ خال جي ڪري، اڻڄاتل سي سي ڪرسٽل بي رنگ ۽ شفاف آهي. ڊوپ ٿيل SiC ڪرسٽل مختلف رنگن جي ڪري ڏيکاريندا آھن انھن جي مختلف ملڪيتن جي ڪري، مثال طور، 6H-SiC ڊوپنگ N کان پوءِ سائي آھي؛ 4H-SiC ناسي آھي. 15R-SiC پيلو آهي. Al سان گڏ، 4H-SiC نيري نظر اچي ٿو. اهو رنگ جي فرق کي ڏسڻ سان SiC کرسٽل جي قسم کي فرق ڪرڻ لاء هڪ غير معمولي طريقو آهي. گذريل 20 سالن ۾ سي سي سان لاڳاپيل شعبن تي مسلسل تحقيق سان، لاڳاپيل ٽيڪنالاجيز ۾ وڏيون ڪاميابيون ڪيون ويون آهن.

اٺون،سي سي ترقي جي صورتحال جو تعارف

هن وقت، سي سي انڊسٽري تيزي سان ڀرپور ٿي چڪي آهي، سبسٽريٽ ويفرز، ايپيٽڪسيل ويفرز کان وٺي ڊوائيس جي پيداوار، پيڪنگنگ تائين، سڄو صنعتي زنجير پختو ٿي چڪو آهي، ۽ اهو مارڪيٽ کي سي سي سان لاڳاپيل مصنوعات فراهم ڪري سگهي ٿو.

ڪريي سي سي ڪرسٽل ترقي واري صنعت ۾ هڪ اڳواڻ آهي جنهن ۾ سي سي سبسٽريٽ ويفرز جي سائيز ۽ معيار ٻنهي ۾ اهم پوزيشن آهي. ڪريي في الحال 300,000 سي سي سبسٽريٽ چپس هر سال پيدا ڪري ٿي، عالمي ترسيل جي 80 سيڪڙو کان وڌيڪ حساب سان.

سيپٽمبر 2019 ۾، Cree اعلان ڪيو ته اها نيو يارڪ اسٽيٽ، يو ايس اي ۾ هڪ نئين سهولت تعمير ڪندي، جيڪا 200 ملي ايم قطر جي طاقت ۽ آر ايف سي سي سبسٽريٽ ويفرز کي وڌائڻ لاءِ سڀ کان وڌيڪ جديد ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي، اهو ظاهر ڪري ٿو ته هن جي 200 ملي ايم سي سي سبسٽريٽ مواد تيار ڪرڻ واري ٽيڪنالاجي آهي. وڌيڪ بالغ ٿيڻ.

هن وقت، مارڪيٽ تي SiC سبسٽريٽ چپس جي مکيه اسٽريم جون شيون خاص طور تي 4H-SiC ۽ 6H-SiC conductive ۽ 2-6 انچ جي نيم موصل قسم جا آهن.
آڪٽوبر 2015 ۾، ڪريي پهريون ڀيرو 200 ملي ايم سي سي سبسٽرٽ ويفرز کي اين-قسم ۽ ايل اي ڊي لاءِ لانچ ڪيو، مارڪيٽ ۾ 8 انچ سي سي سبسٽريٽ ويفرز جي شروعات کي نشانو بڻايو.
2016 ۾، Romm Venturi ٽيم کي اسپانسر ڪرڻ شروع ڪيو ۽ ڪار ۾ IGBT + SiC SBD ميلاپ کي استعمال ڪرڻ وارو پهريون شخص هو IGBT + Si FRD حل کي روايتي 200 kW inverter ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ. بهتري کان پوءِ انورٽر جو وزن 2 ڪلو گھٽ ڪيو ويو آهي ۽ ساڳي طاقت برقرار رکندي سائيز ۾ 19 سيڪڙو گهٽتائي ڪئي وئي آهي.

2017 ۾، SiC MOS + SiC SBD جي وڌيڪ اپنائڻ کان پوء، نه رڳو وزن 6 ڪلوگرام گھٽايو ويو آھي، سائيز ۾ 43٪ گھٽجي ويو آھي، ۽ انورٽر پاور پڻ 200 ڪلوواٽ کان 220 ڪلوواٽ تائين وڌايو ويو آھي.
2018 ۾ ٽسلا پنهنجي ماڊل 3 پراڊڪٽس جي مکيه ڊرائيو انورٽرز ۾ SIC-بنياد ڊوائيسز کي اپنائڻ کان پوء، مظاهري جو اثر تيزيءَ سان وڌايو ويو، xEV آٽوموٽو مارڪيٽ کي جلد ئي سي سي مارڪيٽ لاءِ جوش جو ذريعو بڻائي ڇڏيو. سي سي جي ڪامياب ايپليڪيشن سان، ان سان لاڳاپيل مارڪيٽ جي پيداوار جي قيمت پڻ تيزيء سان وڌي وئي آهي.

نائون،نتيجو:

SiC سان لاڳاپيل انڊسٽري ٽيڪنالاجيز جي مسلسل سڌاري سان، ان جي پيداوار ۽ ڀروسي کي وڌيڪ بهتر بڻايو ويندو، سي سي ڊوائيسز جي قيمت پڻ گھٽجي ويندي، ۽ سي سي جي مارڪيٽ جي مقابلي ۾ وڌيڪ واضح ٿي ويندي. مستقبل ۾، سي سي ڊوائيسز وڌيڪ وسيع طور تي مختلف شعبن ۾ استعمال ڪيا ويندا جهڙوڪ آٽو موبائيل، مواصلات، پاور گرڊ، ۽ نقل و حمل، ۽ پراڊڪٽ مارڪيٽ وسيع ٿي ويندي، ۽ مارڪيٽ جي سائيز کي وڌيڪ وڌايو ويندو، قومي لاء هڪ اهم سپورٽ بڻجي ويندو. معيشت.

پوسٽ جو وقت: جنوري-25-2024