سلکان ڪاربائيڊ جي جوڙجڪ ۽ ترقي ٽيڪنالاجي (Ⅰ)

پهريون، سي سي ڪرسٽل جي جوڙجڪ ۽ ملڪيت.

SiC ھڪڙو بائنري مرڪب آھي جيڪو Si عنصر ۽ C عنصر پاران 1:1 جي تناسب ۾ ٺھيل آھي، يعني 50٪ سلکان (Si) ۽ 50٪ ڪاربان (C)، ۽ ان جو بنيادي ڍانچي يونٽ SI-C ٽيٽرايڊرن آھي.

سلڪون ڪاربائڊ ٽيٽراهڊرون جي جوڙجڪ جو اسڪيمياتي خاڪو

 مثال طور، سي ايٽم قطر ۾ وڏا آهن، هڪ ايپل جي برابر، ۽ سي ايٽم قطر ۾ ننڍا آهن، هڪ نارنگي جي برابر، ۽ هڪ جيتري تعداد ۾ نارنگي ۽ سيب هڪ سي سي ڪرسٽل ٺاهڻ لاء گڏ ٿين ٿا.

SiC ھڪڙو بائنري مرڪب آھي، جنھن ۾ Si-Si بانڊ ايٽم جي فاصلي 3.89 A آھي، ھن فاصلي کي ڪيئن سمجھجي؟ في الحال، مارڪيٽ تي سڀ کان وڌيڪ شاندار ليٿوگرافي مشين 3nm جي هڪ ليٿوگرافي جي درستگي آهي، جيڪا 30A جي فاصلي تي آهي، ۽ ليٿوگرافي جي درستگي 8 ڀيرا ايٽمي فاصلي جي آهي.

Si-Si بانڊ انرجي 310 kJ/mol آهي، تنهنڪري توهان سمجهي سگهو ٿا ته بانڊ انرجي اها قوت آهي جيڪا انهن ٻن ايٽمن کي ڌار ڪري ٿي، ۽ جيتري وڌيڪ بانڊ انرجي، اوتري وڌيڪ قوت جيڪا توهان کي ڌار ڪرڻ جي ضرورت آهي.

 مثال طور، سي ايٽم قطر ۾ وڏا آهن، هڪ ايپل جي برابر، ۽ سي ايٽم قطر ۾ ننڍا آهن، هڪ نارنگي جي برابر، ۽ هڪ جيتري تعداد ۾ نارنگي ۽ سيب هڪ سي سي ڪرسٽل ٺاهڻ لاء گڏ ٿين ٿا.

SiC ھڪڙو بائنري مرڪب آھي، جنھن ۾ Si-Si بانڊ ايٽم جي فاصلي 3.89 A آھي، ھن فاصلي کي ڪيئن سمجھجي؟ في الحال، مارڪيٽ تي سڀ کان وڌيڪ شاندار ليٿوگرافي مشين 3nm جي هڪ ليٿوگرافي جي درستگي آهي، جيڪا 30A جي فاصلي تي آهي، ۽ ليٿوگرافي جي درستگي 8 ڀيرا ايٽمي فاصلي جي آهي.

Si-Si بانڊ انرجي 310 kJ/mol آهي، تنهنڪري توهان سمجهي سگهو ٿا ته بانڊ انرجي اها قوت آهي جيڪا انهن ٻن ايٽمن کي ڌار ڪري ٿي، ۽ جيتري وڌيڪ بانڊ انرجي، اوتري وڌيڪ قوت جيڪا توهان کي ڌار ڪرڻ جي ضرورت آهي.

سلڪون ڪاربائڊ ٽيٽراهڊرون جي جوڙجڪ جو اسڪيمياتي خاڪو

 مثال طور، سي ايٽم قطر ۾ وڏا آهن، هڪ ايپل جي برابر، ۽ سي ايٽم قطر ۾ ننڍا آهن، هڪ نارنگي جي برابر، ۽ هڪ جيتري تعداد ۾ نارنگي ۽ سيب هڪ سي سي ڪرسٽل ٺاهڻ لاء گڏ ٿين ٿا.

SiC ھڪڙو بائنري مرڪب آھي، جنھن ۾ Si-Si بانڊ ايٽم جي فاصلي 3.89 A آھي، ھن فاصلي کي ڪيئن سمجھجي؟ في الحال، مارڪيٽ تي سڀ کان وڌيڪ شاندار ليٿوگرافي مشين 3nm جي هڪ ليٿوگرافي جي درستگي آهي، جيڪا 30A جي فاصلي تي آهي، ۽ ليٿوگرافي جي درستگي 8 ڀيرا ايٽمي فاصلي جي آهي.

Si-Si بانڊ انرجي 310 kJ/mol آهي، تنهنڪري توهان سمجهي سگهو ٿا ته بانڊ انرجي اها قوت آهي جيڪا انهن ٻن ايٽمن کي ڌار ڪري ٿي، ۽ جيتري وڌيڪ بانڊ انرجي، اوتري وڌيڪ قوت جيڪا توهان کي ڌار ڪرڻ جي ضرورت آهي.

 مثال طور، سي ايٽم قطر ۾ وڏا آهن، هڪ ايپل جي برابر، ۽ سي ايٽم قطر ۾ ننڍا آهن، هڪ نارنگي جي برابر، ۽ هڪ جيتري تعداد ۾ نارنگي ۽ سيب هڪ سي سي ڪرسٽل ٺاهڻ لاء گڏ ٿين ٿا.

SiC ھڪڙو بائنري مرڪب آھي، جنھن ۾ Si-Si بانڊ ايٽم جي فاصلي 3.89 A آھي، ھن فاصلي کي ڪيئن سمجھجي؟ في الحال، مارڪيٽ تي سڀ کان وڌيڪ شاندار ليٿوگرافي مشين 3nm جي هڪ ليٿوگرافي جي درستگي آهي، جيڪا 30A جي فاصلي تي آهي، ۽ ليٿوگرافي جي درستگي 8 ڀيرا ايٽمي فاصلي جي آهي.

Si-Si بانڊ انرجي 310 kJ/mol آهي، تنهنڪري توهان سمجهي سگهو ٿا ته بانڊ انرجي اها قوت آهي جيڪا انهن ٻن ايٽمن کي ڌار ڪري ٿي، ۽ جيتري وڌيڪ بانڊ انرجي، اوتري وڌيڪ قوت جيڪا توهان کي ڌار ڪرڻ جي ضرورت آهي.

اسان ڄاڻون ٿا ته هر مادو ايٽم جو ٺهيل آهي، ۽ ڪرسٽل جي جوڙجڪ ايٽم جي هڪ باقاعده ترتيب آهي، جنهن کي هيٺ ڏنل طرح ڊگهي رينج آرڊر سڏيو ويندو آهي. سڀ کان ننڍي ڪرسٽل يونٽ کي سيل چئبو آهي، جيڪڏهن سيل ڪوبڪ ڍانچي آهي ته ان کي ويجھي ڀريل ڪعبي چئبو آهي، ۽ سيل هڪ هيڪساگونل ڍانچي آهي، ان کي ويجهو ڀريل مسدس چئبو آهي.

عام SiC ڪرسٽل قسمن ۾ 3C-SiC، 4H-SiC، 6H-SiC، 15R-SiC وغيره شامل آهن. c محور جي رخ ۾ انهن جي اسٽيڪنگ جي ترتيب کي شڪل ۾ ڏيکاريل آهي.

 

انهن مان، 4H-SiC جو بنيادي اسٽيڪنگ تسلسل ABCB آهي... ؛ 6H-SiC جو بنيادي اسٽيڪنگ تسلسل ABCACB آهي... ؛ 15R-SiC جو بنيادي اسٽيڪنگ تسلسل ABCACBCABACABCB آهي....

 

اهو ڏسي سگهجي ٿو ته گهر ٺهڻ لاءِ هڪ اينٽ، ڪجهه گهرن جي سرن کي رکڻ جا ٽي طريقا آهن، ڪنهن کي رکڻ جا چار طريقا آهن، ڪنهن کي ڇهه طريقا آهن.
هنن عام سي سي ڪرسٽل قسمن جا بنيادي سيل پيٽرولر ٽيبل ۾ ڏيکاريا ويا آهن:

الف، ب، ج ۽ زاوين جو ڇا مطلب آهي؟ سي سي سي سيمڪوڊڪٽر ۾ سڀ کان ننڍي يونٽ سيل جي جوڙجڪ هن ريت بيان ڪئي وئي آهي:

ساڳئي سيل جي صورت ۾، ڪرسٽل جي جوڙجڪ به مختلف هوندي، اهو آهي ته اسان لاٽري خريد ڪندا آهيون، کٽڻ وارو نمبر 1، 2، 3 آهي، توهان 1، 2، 3 ٽي نمبر خريد ڪيا، پر جيڪڏهن نمبر ترتيب ڏيو مختلف طور تي، کٽڻ واري رقم مختلف آهي، تنهنڪري ساڳئي ڪرسٽل جو تعداد ۽ ترتيب، ساڳئي ڪرسٽل کي سڏي سگهجي ٿو.
هيٺ ڏنل انگ اکر ڏيکاري ٿو ٻه عام اسٽيڪنگ موڊس، صرف فرق صرف مٿين ايٽم جي اسٽيڪنگ موڊ ۾، ڪرسٽل جي جوڙجڪ مختلف آهي.

سي سي پاران ٺهيل ڪرسٽل ڍانچي سختي سان درجه حرارت سان لاڳاپيل آهي. 1900 ~ 2000 ℃ جي اعلي درجه حرارت جي عمل جي تحت، 3C-SiC سست رفتار سان هيڪساگونل SiC پوليفارم ۾ تبديل ٿي ويندو جهڙوڪ 6H-SiC ان جي خراب ساخت جي استحڪام جي ڪري. اهو صحيح طور تي آهي ڇاڪاڻ ته SiC پوليمورفس جي ٺهڻ جي امڪان ۽ درجه حرارت جي وچ ۾ مضبوط رابطي جي ڪري، ۽ خود 3C-SiC جي عدم استحڪام، 3C-SiC جي ترقي جي شرح کي بهتر ڪرڻ ڏکيو آهي، ۽ تيار ڪرڻ ڏکيو آهي. 4H-SiC ۽ 6H-SiC جو هيڪساگونل سسٽم سڀ کان وڌيڪ عام ۽ تيار ڪرڻ ۾ آسان آهن، ۽ انهن جي پنهنجي خاصيتن جي ڪري وڏي پيماني تي اڀياس ڪيا ويا آهن.

 سي سي ڪرسٽل ۾ SI-C بانڊ جي بانڊ جي ڊيگهه صرف 1.89A آهي، پر پابند توانائي 4.53eV جيترو آهي. تنهن ڪري، بانڊنگ اسٽيٽ ۽ اينٽي بانڊنگ اسٽيٽ جي وچ ۾ توانائي جي سطح جو فرق تمام وڏو آهي، ۽ هڪ وسيع بينڊ گيپ ٺاهي سگهجي ٿو، جيڪو سي ۽ گيا جي ڀيٽ ۾ ڪيترائي ڀيرا آهي. اعلي بينڊ خلا جي چوٽي جو مطلب آهي ته اعلي درجه حرارت واري ڪرسٽل جي جوڙجڪ مستحڪم آهي. لاڳاپيل پاور اليڪٽرانڪس اعلي گرمي پد تي مستحڪم آپريشن جي خاصيتن کي محسوس ڪري سگھن ٿا ۽ آسان گرمي جي تقسيم جي جوڙجڪ.

Si-C بانڊ جي تنگ بائنڊنگ لٽيس کي هڪ اعلي وائبريشن فريڪوئنسي ٺاهي ٿي، يعني هڪ اعلي توانائي فونون، جنهن جو مطلب آهي ته SiC ڪرسٽل هڪ اعلي سٿري ٿيل اليڪٽران موبلٽي ۽ حرارتي چالکائي آهي، ۽ لاڳاپيل پاور اليڪٽرانڪ ڊوائيسز آهن. وڌيڪ سوئچنگ جي رفتار ۽ قابل اعتماد، جيڪو ڊوائيس جي اوورٽيمپيچر ناڪامي جي خطري کي گھٽائي ٿو. ان کان علاوه، سي سي جي اعلي خرابي واري فيلڊ جي طاقت ان کي اعلي ڊوپنگ ڪنسنٽريشن حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي ۽ مزاحمت تي گهٽ آهي.

 ٻيو، سي سي ڪرسٽل ترقي جي تاريخ

 1905ع ۾ ڊاڪٽر هينري موسان هڪ قدرتي سي سي ڪرسٽل ڳوڙها ڳولهيو، جيڪو هن هيرن سان مشابهت رکندڙ ڏٺائين ۽ ان جو نالو ”موسان هيرا“ رکيو.

 حقيقت ۾، 1885 جي شروعات ۾، Acheson ڪوڪ کي سليڪا سان ملايو ۽ ان کي برقي فرنس ۾ گرم ڪري SiC حاصل ڪيو. ان زماني ۾ ماڻهو ان کي هيرن جو ميلاپ سمجهي ان کي ايمري چوندا هئا.

 1892 ۾، Acheson ٺاھڻ جي عمل کي بھتر ڪيو، ھن ڪوارٽز سانڊ، ڪوڪ، ڪاٺ جي چپس جي ٿوري مقدار ۽ NaCl کي ملايو ۽ ان کي اليڪٽرڪ آرڪ فرنس ۾ 2700 ℃ تائين گرم ڪيو، ۽ ڪاميابيءَ سان اسڪيلي سي سي ڪرسٽل حاصل ڪيا. سي سي ڪرسٽل کي ٺهڪائڻ جو اهو طريقو Acheson طريقو طور سڃاتو وڃي ٿو ۽ اڃا تائين صنعت ۾ SiC abrasives پيدا ڪرڻ جو مکيه طريقو آهي. مصنوعي خام مال جي گھٽ پاڪائي ۽ اڻڄاتل ٺهڪندڙ عمل جي ڪري، Acheson طريقو وڌيڪ SiC impurities پيدا ڪري ٿو، خراب ڪرسٽل سالميت ۽ ننڍڙو کرسٽل قطر، جيڪو وڏي سائيز، اعلي پاڪائي ۽ اعلي معيار لاء سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري جي ضرورتن کي پورو ڪرڻ ڏکيو آهي. -معيار ڪرسٽل، ۽ اليڪٽرانڪ ڊوائيسز ٺاهڻ لاء استعمال نه ٿي ڪري سگھجي.

 فلپس ليبارٽري جي ليلي 1955ع ۾ SiC سنگل ڪرسٽل کي وڌائڻ لاءِ هڪ نئون طريقو تجويز ڪيو. هن طريقي ۾، گريفائٽ ڪرسيبل کي ترقيءَ واري برتن طور استعمال ڪيو ويندو آهي، SiC پاؤڊر ڪرسٽل کي SiC کرسٽل کي وڌائڻ لاءِ خام مال طور استعمال ڪيو ويندو آهي، ۽ پورس گريفائٽ کي الڳ ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي. وڌندڙ خام مال جي مرڪز کان هڪ خالي علائقو. جڏهن اڀري ٿي، گريفائٽ جي ڪرسيبل کي 2500 ℃ تائين گرم ڪيو ويندو آهي AR يا H2 جي ماحول هيٺ، ۽ پردي جي SiC پائوڊر کي سي ۽ سي وانپ جي مرحلي واري مواد ۾ ٺهرايو ويندو آهي، ۽ SiC کرسٽل گئس کان پوء وچين سوراخ واري علائقي ۾ وڌو ويندو آهي. وهڪري porous graphite جي ذريعي منتقل ڪيو ويندو آهي.

ٽيون، سي سي ڪرسٽل ترقي ٽيڪنالاجي

سي سي جي واحد ڪرسٽل ترقي پنهنجي خاصيتن جي ڪري ڏکيو آهي. اهو بنيادي طور تي ان حقيقت جي ڪري آهي ته ڪو به مائع مرحلو نه آهي جنهن ۾ اسٽوچيوميٽرڪ تناسب Si: C = 1:1 هوا جي دٻاء تي، ۽ اهو سيمي ڪنڊڪٽر جي موجوده مکيه وهڪري جي ترقي جي عمل پاران استعمال ڪيل وڌيڪ بالغ ترقي جي طريقن سان نه ٿي سگهي. صنعت - cZ طريقو، گرڻ جو طريقو ۽ ٻيا طريقا. نظرياتي حساب سان، صرف جڏهن دٻاء 10E5atm کان وڌيڪ آهي ۽ گرمي پد 3200 ℃ کان وڌيڪ آهي، Si: C = 1: 1 حل جو stoichiometric تناسب حاصل ڪري سگهجي ٿو. ان مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ، سائنسدانن اعليٰ ڪرسٽل معيار، وڏي سائيز ۽ سستا سي سي ڪرسٽل حاصل ڪرڻ لاءِ مختلف طريقا تجويز ڪرڻ لاءِ بيحد ڪوششون ڪيون آهن. هن وقت، مکيه طريقا آهن PVT طريقو، مائع مرحلو طريقو ۽ تيز گرمي پد وانپ ڪيميائي جمع ڪرڻ جو طريقو.