PVT-menetelmällä valmistetut piikarbidikiteet

Päävirtamenetelmä piikarbidin yksittäiskiteiden valmistamiseksi on fyysinen höyrynsiirtomenetelmä (PVT). Tämä menetelmä koostuu pääasiassa akvartsiputken ontelo, alämmityselementti(induktiokela tai grafiittilämmitin),grafiittihiilihuopaeristemateriaali, agrafiitti upokas, piikarbidin siemenkide, piikarbidijauhe ja korkean lämpötilan lämpömittari. Piikarbidijauhe sijaitsee grafiittiupokkaan pohjassa, kun taas siemenkide on kiinnitetty yläosaan. Kiteen kasvuprosessi on seuraava: upokkaan pohjan lämpötila nostetaan 2100–2400 °C:een kuumentamalla (induktio tai vastus). Upokkaan pohjalla oleva piikarbidijauhe hajoaa tässä korkeassa lämpötilassa, jolloin muodostuu kaasumaisia ​​aineita, kuten Si, Si2C ja SiC2. Onkalossa olevien lämpötila- ja pitoisuusgradienttien vaikutuksesta nämä kaasumaiset aineet kuljetetaan siemenkiteen alemman lämpötilan pinnalle ja tiivistyvät vähitellen ja ydintyvät, mikä lopulta saavuttaa piikarbidikiteen kasvun.

Tärkeimmät tekniset seikat, jotka on otettava huomioon kasvatettaessa piikarbidikiteitä fyysisellä höyrynsiirtomenetelmällä, ovat seuraavat:

1) Kiteen kasvulämpötilakentän sisällä olevan grafiittimateriaalin puhtauden on täytettävä vaatimukset. Grafiittiosien puhtauden tulee olla alle 5×10-6 ja eristyshuovan alle 10×10-6. Näistä B- ja Al-elementtien puhtauden tulisi olla alle 0,1 × 10-6, koska nämä kaksi elementtiä muodostavat vapaita reikiä piikarbidin kasvun aikana. Liialliset määrät näitä kahta elementtiä johtavat piikarbidin epävakaisiin sähköisiin ominaisuuksiin, mikä vaikuttaa piikarbidilaitteiden suorituskykyyn. Samanaikaisesti epäpuhtauksien läsnäolo voi johtaa kidevirheisiin ja sijoittumiseen, mikä lopulta vaikuttaa kiteen laatuun.

2)Siemenkiteen napaisuus on valittava oikein. On todistettu, että C(0001)-tasoa voidaan käyttää 4H-SiC-kiteiden kasvattamiseen ja Si(0001)-tasoa 6H-SiC-kiteiden kasvattamiseen.

3) Käytä kasvuun akselin ulkopuolisia siemenkiteitä. Akselin ulkopuolisen siemenkiteen optimaalinen kulma on 4°, joka osoittaa kohti kiteen suuntausta. Akselin ulkopuoliset siemenkiteet eivät voi vain muuttaa kiteen kasvun symmetriaa ja vähentää kiteen vikoja, vaan myös mahdollistaa kiteen kasvamisen tietyssä kideorientaatiossa, mikä on hyödyllistä yksikiteisten kiteiden valmistuksessa. Samalla se voi tehdä kiteen kasvusta tasaisemman, vähentää kiteen sisäistä jännitystä ja jännitystä ja parantaa kiteen laatua.

4) Hyvä siemenkiteiden sidosprosessi. Siemenkiteen takapuoli hajoaa ja sublimoituu korkeassa lämpötilassa. Kiteen kasvun aikana kiteen sisään voi muodostua kuusikulmainen tyhjiö tai jopa mikroputkivikoja, ja vaikeissa tapauksissa voi syntyä laaja-alaisia ​​polymorfisia kiteitä. Siksi siemenkiteen takapuoli on esikäsiteltävä. Siemenkiteen Si-pinnalle voidaan päällystää tiivis fotoresistikerros, jonka paksuus on noin 20 μm. Korkean lämpötilan hiiltymisen jälkeen noin 600 °C:ssa muodostuu tiheä hiiltynyt kalvokerros. Sitten se liimataan grafiittilevyyn tai grafiittipaperiin korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Tällä tavalla saatu siemenkide voi parantaa suuresti kiteytyslaatua ja estää tehokkaasti siemenkiteen takapuolen ablaation.

5) Säilytä kiteen kasvurajapinnan stabiilius kiteen kasvusyklin aikana. Kun piikarbidikiteiden paksuus vähitellen kasvaa, kiteen kasvurajapinta siirtyy vähitellen upokkaan pohjassa olevan piikarbidijauheen yläpintaa kohti. Tämä aiheuttaa muutoksia kasvuympäristössä kiteen kasvurajapinnassa, mikä johtaa vaihteluihin parametreissa, kuten lämpökentässä ja hiili-piisuhteessa. Samalla se vähentää ilmakehän materiaalin kuljetusnopeutta ja hidastaa kiteen kasvunopeutta, mikä aiheuttaa riskin kiteen jatkuvalle ja vakaalle kasvulle. Näitä ongelmia voidaan jossain määrin lieventää optimoimalla rakennetta ja ohjausmenetelmiä. Upokkaan liikemekanismin lisääminen ja upokkaan ohjaaminen liikkumaan hitaasti ylöspäin aksiaalisuunnassa kiteen kasvunopeudella voi varmistaa kiteen kasvurajapinnan kasvuympäristön vakauden ja ylläpitää vakaan aksiaalisen ja radiaalisen lämpötilagradientin.

Semicorex tarjoaa korkealaatuistagrafiittikomponentitSiC-kiteiden kasvattamiseen. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com