Mitkä ovat piikarbidialustan tuotannon haasteet?

Piikarbidi (SiC) on materiaali, jolla on korkea sidosenergia, joka on samanlainen kuin muut kovat materiaalit, kuten timantti ja kuutioinen boorinitridi. Kuitenkin piikarbidin korkea sidosenergia vaikeuttaa sen kiteyttämistä suoraan harkoiksi perinteisillä sulatusmenetelmillä. Siksi piikarbidikiteiden kasvatusprosessissa käytetään höyryfaasiepitaksiteknologiaa. Tässä menetelmässä kaasumaisia ​​aineita kerrostetaan vähitellen substraatin pinnalle ja kiteytetään kiinteiksi kiteiksi. Substraatilla on tärkeä rooli kerrostuneiden atomien ohjaamisessa kasvamaan tiettyyn kidesuuntaan, mikä johtaa epitaksiaalisen kiekon muodostumiseen, jolla on tietty kiderakenne.

Kustannustehokkuus

Piikarbidi kasvaa hyvin hitaasti, yleensä vain noin 2 cm kuukaudessa. Teollisessa tuotannossa yksikidekasvatusuunin vuotuinen tuotantokapasiteetti on vain 400-500 kappaletta. Lisäksi kiteenkasvatusuunin hinta on yhtä korkea. Siksi piikarbidin valmistus on kallis ja tehoton prosessi.

Tuotannon tehokkuuden parantamiseksi ja kustannusten alentamiseksi piikarbidin epitaksiaalinen kasvusubstraattion tullut järkevämpi valinta. Tällä menetelmällä voidaan saavuttaa massatuotanto. Suoraan leikkaamiseen verrattunapiikarbidiharkot, epitaksiaalinen teknologia voi vastata tehokkaammin teollisen tuotannon tarpeisiin ja parantaa siten piikarbidimateriaalien kilpailukykyä markkinoilla.

Leikkauksen vaikeus

Piikarbidi (SiC) ei vain kasva hitaasti, mikä johtaa korkeampiin kustannuksiin, vaan se on myös erittäin kovaa, mikä vaikeuttaa sen leikkausprosessia. Käytettäessä timanttilankaa piikarbidin leikkaamiseen, leikkausnopeus on hitaampi, leikkaus on epätasaisempaa ja piikarbidin pintaan on helppo jättää halkeamia. Lisäksi materiaalit, joilla on korkea Mohs-kovuus, ovat yleensä hauraampiapiikarbidilevyne hajoavat todennäköisemmin leikkauksen aikana kuin piikiekot. Nämä tekijät johtavat suhteellisen korkeisiin materiaalikustannuksiinpiikarbidikiekot. Siksi jotkut autonvalmistajat, kuten Tesla, jotka alun perin harkitsevat piikarbidimateriaaleja käyttäviä malleja, voivat lopulta valita muita vaihtoehtoja alentaakseen koko ajoneuvon kustannuksia.

Kristallin laatu

KasvamallaSiC epitaksiaaliset kiekotsubstraatilla kiteen laatua ja hilan yhteensopivuutta voidaan hallita tehokkaasti. Substraatin kiderakenne vaikuttaa epitaksiaalisen kiekon kiteiden laatuun ja virhetiheyteen, mikä parantaa SiC-materiaalien suorituskykyä ja vakautta. Tämä lähestymistapa mahdollistaa korkealaatuisten ja vähemmän vikoja olevien SiC-kiteiden valmistuksen, mikä parantaa lopullisen laitteen suorituskykyä.

Jännitteen säätö

Hila vastaa välilläsubstraattijaepitaksiaalinen kiekkoSillä on tärkeä vaikutus piikarbidimateriaalin jännitystilaan. Säätämällä tätä sovitusta elektroninen rakenne ja optiset ominaisuudetSiC epitaksiaaltolevyvoidaan muuttaa, mikä vaikuttaa merkittävästi laitteen suorituskykyyn ja toimivuuteen. Tämä jännityksensäätötekniikka on yksi avaintekijöistä SiC-laitteiden suorituskyvyn parantamisessa.

Hallitse materiaalin ominaisuuksia

Epitaksoimalla SiC:tä eri tyyppisille substraateille voidaan saavuttaa SiC-kasvua erilaisilla kideorientaatioilla, jolloin saadaan SiC-kiteitä, joilla on tietyt kidetason suunnat. Tämä lähestymistapa mahdollistaa piikarbidimateriaalien ominaisuuksien räätälöimisen vastaamaan eri sovellusalueiden tarpeita. Esimerkiksi,SiC epitaksiaaliset kiekotvoidaan kasvattaa 4H-SiC- tai 6H-SiC-substraateilla erityisten elektronisten ja optisten ominaisuuksien saamiseksi erilaisiin teknisiin ja teollisiin sovelluksiin.