Fahaefatra, Fomba famindrana etona ara-batana
Ny fomba fitaterana etona ara-batana (PVT) dia niainga avy amin'ny teknolojia sublimation dingana etona noforonin'i Lely tamin'ny 1955. Apetraka ao anaty tavoahangy graphite ny vovon-tsavony SiC ary afanaina amin'ny hafanana avo mba hamongorana sy hamenoana ny vovoka SiC, ary avy eo dia mangatsiaka ny tavoahangy graphite. Aorian'ny fahapotehan'ny vovon-tsavony SiC, dia apetraka sy apetraka amin'ny kristaly SiC manodidina ny fantsona grafit ireo singa etona. Na dia sarotra aza ity fomba ity mba hahazoana kristaly tokana SiC lehibe, ary sarotra ny mifehy ny fizotran'ny deposition ao amin'ny fantsona graphite, dia manome hevitra ho an'ny mpikaroka manaraka izany.
Ym Terairov et al. tany Rosia nampiditra ny foto-kevitra momba ny voa kristaly, ary namaha ny olana ny tsy voafehy kristaly endrika sy ny nucleation toerana ny SiC kristaly. Ny mpikaroka taty aoriana dia nanohy nanatsara ary tamin'ny farany dia namolavola ny fomba fitaterana gazy ara-batana (PVT) amin'ny fampiasana indostrialy ankehitriny.
Amin'ny maha fomba fitomboana kristaly SiC voalohany indrindra, ny fomba famindrana etona ara-batana no fomba fitomboana mahazatra indrindra amin'ny fitomboan'ny kristaly SiC. Raha ampitahaina amin'ny fomba hafa, ny fomba dia manana fepetra ambany ho an'ny fitaovan'ny fitomboana, ny fizotry ny fitomboana tsotra, ny fifehezana matanjaka, ny fampandrosoana sy ny fikarohana lalina, ary ny fampiharana indostrialy. Ny firafitry ny kristaly ambolena amin'ny fomba mahazatra PVT ankehitriny dia aseho amin'ny sary.
Ny sahan'ny mari-pana axial sy radial dia azo fehezina amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso ny fepetra insulation mafana ivelany amin'ny grafit crucible. Ny vovon'ny SiC dia apetraka eo amin'ny farany ambany amin'ny grafofaonina misy mari-pana ambony kokoa, ary ny kristaly voa SiC dia miorina eo an-tampon'ny grafofaonina misy mari-pana ambany kokoa. Ny elanelana misy eo amin'ny vovoka sy ny voa dia fehezina amin'ny ankapobeny ho am-polony milimetatra mba hisorohana ny fifandraisana eo amin'ny kristaly tokana mitombo sy ny vovoka. Ny gradient mari-pana dia matetika ao anatin'ny 15-35 ℃/cm. Ny entona inert 50-5000 Pa dia tazonina ao anaty lafaoro mba hampitombo ny convection. Amin'izany fomba izany, aorian'ny famafazana ny vovoka SiC amin'ny 2000-2500 ℃ amin'ny alàlan'ny fanafanana induction, ny vovon'ny SiC dia hihena sy hilefitra amin'ny singa Si, Si2C, SiC2 ary singa hafa etona, ary entina any amin'ny faran'ny voa miaraka amin'ny convection entona, ary ny Ny kristaly SiC dia vita amin'ny kristaly voa mba hahatratrarana ny fitomboan'ny kristaly tokana. Ny taham-pitombony mahazatra dia 0.1-2mm / h.
Ny fizotran'ny PVT dia mifantoka amin'ny fanaraha-maso ny mari-pana amin'ny fitomboana, ny gradient mari-pana, ny fitomboana, ny elanelana ambonin'ny fitaovana sy ny fanerena ny fitomboana, ny tombony dia ny fizotrany dia somary matotra, ny akora dia mora mamokatra, ny vidiny dia ambany, fa ny fizotry ny fitomboana. Ny fomba PVT dia sarotra ny mandinika, ny tahan'ny fitomboan'ny kristaly 0.2-0.4mm / h, sarotra ny mitombo kristaly amin'ny hateviny lehibe (> 50mm). Taorian'ny ezaka mitohy am-polony taona maro, ny tsena amin'izao fotoana izao ho an'ny SiC substrate wafers novokarin'ny fomba PVT dia tena goavana, ary ny vokatra isan-taona amin'ny SiC substrate wafers dia mety hahatratra an'arivony an'arivony, ary ny habeny dia miova tsikelikely avy amin'ny 4 santimetatra ka hatramin'ny 6 santimetatra. , ary namolavola santionany substrate SiC 8 santimetatra.
Fahadimy,Fomba fametrahana etona simika avo lenta
Ny fametrahana entona simika amin'ny hafanana avo (HTCVD) dia fomba nohatsaraina miorina amin'ny famafazana entona simika (CVD). Ny fomba dia naroso voalohany tamin'ny 1995 nataon'i Kordina et al., Linkoping University, Soeda.
Ny kisary firafitry ny fitomboana dia aseho amin'ny sary:
Ny sahan'ny mari-pana axial sy radial dia azo fehezina amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso ny fepetra insulation mafana ivelany amin'ny grafit crucible. Ny vovon'ny SiC dia apetraka eo amin'ny farany ambany amin'ny grafofaonina misy mari-pana ambony kokoa, ary ny kristaly voa SiC dia miorina eo an-tampon'ny grafofaonina misy mari-pana ambany kokoa. Ny elanelana misy eo amin'ny vovoka sy ny voa dia fehezina amin'ny ankapobeny ho am-polony milimetatra mba hisorohana ny fifandraisana eo amin'ny kristaly tokana mitombo sy ny vovoka. Ny gradient mari-pana dia matetika ao anatin'ny 15-35 ℃/cm. Ny entona inert 50-5000 Pa dia tazonina ao anaty lafaoro mba hampitombo ny convection. Amin'izany fomba izany, aorian'ny famafazana ny vovoka SiC amin'ny 2000-2500 ℃ amin'ny alàlan'ny fanafanana induction, ny vovon'ny SiC dia hihena sy hilefitra amin'ny singa Si, Si2C, SiC2 ary singa hafa etona, ary entina any amin'ny faran'ny voa miaraka amin'ny convection entona, ary ny Ny kristaly SiC dia vita amin'ny kristaly voa mba hahatratrarana ny fitomboan'ny kristaly tokana. Ny taham-pitombony mahazatra dia 0.1-2mm / h.
Ny fizotran'ny PVT dia mifantoka amin'ny fanaraha-maso ny mari-pana amin'ny fitomboana, ny gradient mari-pana, ny fitomboana, ny elanelana ambonin'ny fitaovana sy ny fanerena ny fitomboana, ny tombony dia ny fizotrany dia somary matotra, ny akora dia mora mamokatra, ny vidiny dia ambany, fa ny fizotry ny fitomboana. Ny fomba PVT dia sarotra ny mandinika, ny tahan'ny fitomboan'ny kristaly 0.2-0.4mm / h, sarotra ny mitombo kristaly amin'ny hateviny lehibe (> 50mm). Taorian'ny ezaka mitohy am-polony taona maro, ny tsena amin'izao fotoana izao ho an'ny SiC substrate wafers novokarin'ny fomba PVT dia tena goavana, ary ny vokatra isan-taona amin'ny SiC substrate wafers dia mety hahatratra an'arivony an'arivony, ary ny habeny dia miova tsikelikely avy amin'ny 4 santimetatra ka hatramin'ny 6 santimetatra. , ary namolavola santionany substrate SiC 8 santimetatra.
Fahadimy,Fomba fametrahana etona simika avo lenta
Ny fametrahana entona simika amin'ny hafanana avo (HTCVD) dia fomba nohatsaraina miorina amin'ny famafazana entona simika (CVD). Ny fomba dia naroso voalohany tamin'ny 1995 nataon'i Kordina et al., Linkoping University, Soeda.
Ny kisary firafitry ny fitomboana dia aseho amin'ny sary:
Rehefa mitombo ny kristaly SiC amin'ny alàlan'ny fomba dingan'ny rano, ny mari-pana sy ny fizarana convection ao anatin'ny vahaolana fanampiny dia aseho amin'ny sary:
Hita fa ny mari-pana eo akaikin'ny rindrin'ny crucible ao amin'ny vahaolana fanampiny dia ambony kokoa, raha ambany kokoa ny mari-pana amin'ny kristaly voa. Nandritra ny dingan'ny fitomboana, ny grafit crucible dia manome loharano C ho an'ny fitomboan'ny kristaly. Satria avo ny mari-pana ao amin'ny rindrin'ny crucible, lehibe ny solubility ny C, ary haingana ny tahan'ny fandravana, be dia be ny C ho levona eo amin'ny rindrin'ny crucible mba hamoronana vahaolana mahavoky ny C. Ireo vahaolana amin'ny be dia be. ny C levona dia halefa any amin'ny tapany ambany amin'ny kristaly voa amin'ny alàlan'ny convection ao anatin'ny vahaolana fanampiny. Noho ny mari-pana ambany amin'ny faran'ny kristaly voa, dia mihena mifanaraka amin'izany ny solubility ny C mifanitsy, ary ny vahaolana C-saturated tany am-boalohany dia lasa vahaolana supersaturated C rehefa avy nafindra tany amin'ny faran'ny hafanana ambany amin'ity toe-javatra ity. Ny suprataturated C amin'ny vahaolana miaraka amin'ny Si amin'ny vahaolana fanampiny dia afaka mampitombo ny epitaxial kristaly SiC amin'ny kristaly voa. Rehefa mipoitra ny ampahany ambony amin'ny C, dia miverina amin'ny faran'ny mari-pana ambony amin'ny rindrin'ny crucible miaraka amin'ny convection ny vahaolana, ary levona indray ny C mba hamorona vahaolana mahavoky.
Miverina ny dingana manontolo, ary mitombo ny kristaly SiC. Ao amin'ny dingan'ny fitomboan'ny dingan'ny rano, ny famongorana sy ny rotsak'orana C amin'ny vahaolana dia tondro tena manan-danja amin'ny fivoaran'ny fitomboana. Mba hiantohana ny fitomboan'ny kristaly maharitra, dia ilaina ny mitazona ny fifandanjana eo amin'ny famongorana ny C amin'ny rindrin'ny crucible sy ny rotsak'orana amin'ny faran'ny voa. Raha ny fandravana ny C dia lehibe noho ny rotsak'orana C, dia ny C ao amin'ny kristaly dia manankarena tsikelikely, ary ho tonga ny nucleation ny SiC hitranga. Raha ny fandravana ny C dia kely noho ny rotsak'orana C, ny fitomboan'ny kristaly dia ho sarotra ny fanatanterahana noho ny tsy fisian'ny solute.
Mandritra izany fotoana izany, ny fitaterana C amin'ny convection dia misy fiantraikany amin'ny famatsiana C mandritra ny fitomboana. Mba hampitomboana ny kristaly SiC amin'ny kalitao kristaly tsara sy ny hateviny ampy, dia ilaina ny miantoka ny fifandanjana amin'ireo singa telo etsy ambony, izay mampitombo be ny fahasarotan'ny fitomboan'ny dingan'ny SiC. Na izany aza, miaraka amin'ny fanatsarana tsikelikely sy ny fanatsarana ny teoria sy ny teknolojia mifandraika, ny tombony amin'ny fitomboan'ny dingan'ny ranon'ny kristaly SiC dia hiseho tsikelikely.
Amin'izao fotoana izao, ny fitomboan'ny ranon-javatra amin'ny kristaly SiC 2-inch dia azo tratrarina any Japon, ary ny fitomboan'ny dingana ranon'ny kristaly 4-inch dia novolavolaina ihany koa. Amin'izao fotoana izao, ny fikarohana anatiny mifandraika amin'izany dia tsy nahita vokatra tsara, ary ilaina ny fanaraha-maso ny asa fikarohana mifandraika amin'izany.
fahafito, Ny toetra ara-batana sy simika amin'ny kristaly SiC
(1) Toetra mekanika: Ny kristaly SiC dia manana hamafin'ny avo dia avo ary fanoherana tsara. Ny hamafin'ny Mohs dia eo anelanelan'ny 9.2 sy 9.3, ary ny hamafin'ny Krit dia eo anelanelan'ny 2900 sy 3100Kg/mm2, izay faharoa aorian'ny kristaly diamondra amin'ireo fitaovana hita. Noho ny toetra mekanika tsara indrindra amin'ny SiC, ny vovoka SiC dia matetika ampiasaina amin'ny indostrian'ny fanapahana na fikosoham-bary, miaraka amin'ny fangatahana isan-taona hatramin'ny taonina. Ny coating mahatohitra amin'ny workpieces sasany dia hampiasa SiC coating, Ohatra, ny coating mahatohitra amin'ny sambo mpiady sasany dia ahitana SiC coating.
(2) Thermal toetra: conductivity mafana ny SiC dia mety hahatratra 3-5 W / cm · K, izay in-3 ny nentim-paharazana semiconductor Si sy 8 heny ny GaAs. Ny famokarana hafanana amin'ny fitaovana nomanin'ny SiC dia azo alaina haingana, noho izany ny fepetra takian'ny fepetra fanaparitahana ny hafanana amin'ny fitaovana SiC dia somary malalaka, ary mety kokoa amin'ny fanomanana fitaovana mahery vaika. SiC dia manana toetra thermodynamika stable. Amin'ny toe-javatra fanerena ara-dalàna, ny SiC dia ho levona mivantana ho etona misy Si sy C amin'ny avo kokoa.
(3) Toetra simika: SiC dia manana toetra simika maharitra, fanoherana ny harafesina tsara, ary tsy mihetsika amin'ny asidra fantatra amin'ny mari-pana. Ny SiC napetraka eny amin'ny rivotra mandritra ny fotoana maharitra dia hamorona tsikelikely SiO2 matevina matevina, manakana ny fanehoan-kevitry ny oxidation. Rehefa miakatra mihoatra ny 1700 ℃ ny mari-pana, dia mitsonika ny sosona manify SiO2 ary mihodinkodina haingana. Ny SiC dia afaka mandalo fanehoan-kevitra miadana amin'ny oxidant na base, ary ny wafers SiC dia matetika voapoizina ao amin'ny KOH sy Na2O2 voarendrika mba hamaritana ny fifindran'ny kristaly SiC..
(4) Toetra elektrônika: SiC ho fitaovana solontenan'ny semiconductor bandgap midadasika, 6H-SiC sy 4H-SiC bandgap sakany dia 3.0 eV sy 3.2 eV tsirairay avy, izay in-3 an'ny Si sy in-2 an'ny GaAs. Ny fitaovana semi-conductor vita amin'ny SiC dia manana tondra-drano kely kokoa ary saha elektrika tapaka lehibe kokoa, noho izany dia heverina ho fitaovana tsara indrindra ho an'ny fitaovana mahery vaika ny SiC. Ny fivezivezena elektronika feno amin'ny SiC dia avo 2 heny noho ny an'ny Si, ary manana tombony miharihary ihany koa izy amin'ny fanomanana fitaovana avo lenta. Ny kristaly SiC karazana P na ny kristaly SiC karazana N dia azo alaina amin'ny alàlan'ny doping ny atoma maloto ao amin'ny kristaly. Amin'izao fotoana izao, ny kristaly P-karazana SiC dia doped indrindra amin'ny Al, B, Be, O, Ga, Sc ary atôma hafa, ary ny kristaly N-karazana sic dia doped indrindra amin'ny atoma N. Ny fahasamihafan'ny fifantohana sy ny karazana doping dia hisy fiantraikany lehibe amin'ny toetra ara-batana sy simika amin'ny SiC. Mandritra izany fotoana izany, ny mpitatitra maimaim-poana dia azo fantsika amin'ny doping lalina toy ny V, azo ampitomboina ny fanoherana, ary azo atao ny kristaly semi-insulating SiC.
(5) Toetra optique: Noho ny elanelan'ny tarika somary midadasika, ny kristaly SiC tsy misy loko dia tsy misy loko sy mangarahara. Ny kristaly SiC doped dia mampiseho loko samihafa noho ny toetrany samihafa, ohatra, ny 6H-SiC dia maitso aorian'ny doping N; 4H-SiC dia volontany. 15R-SiC dia mavo. Doped miaraka amin'ny Al, 4H-SiC dia miseho manga. Izany dia fomba intuitive hanavahana karazana kristaly SiC amin'ny fijerena ny fahasamihafana loko. Miaraka amin'ny fikarohana mitohy momba ny sehatra mifandraika amin'ny SiC tao anatin'ny 20 taona lasa, dia nisy fandrosoana lehibe natao tamin'ny teknolojia mifandraika.
Fahavalo,Fampidirana ny sata fampandrosoana SiC
Amin'izao fotoana izao, nanjary lavorary ny indostrian'ny SiC, manomboka amin'ny wafer substrate, wafers epitaxial mankany amin'ny famokarana fitaovana, fonosana, efa matotra ny rojo indostrialy manontolo, ary afaka mamatsy vokatra mifandraika amin'ny SiC amin'ny tsena.
Cree dia mpitarika ao amin'ny indostrian'ny fitomboan'ny kristaly SiC manana toerana ambony amin'ny habeny sy ny kalitaon'ny wafers substrate SiC. Cree amin'izao fotoana izao dia mamokatra 300,000 SiC substrate chips isan-taona, mitentina mihoatra ny 80% amin'ny fandefasana eran-tany.
Tamin'ny volana septambra 2019, nanambara i Cree fa hanangana trano vaovao ao amin'ny fanjakan'i New York, Etazonia, izay hampiasa ny teknolojia avo lenta indrindra hampitombo ny herin'ny savaivony 200 mm sy ny RF SiC substrate wafers, izay manondro fa ny teknolojia fanomanana fitaovana substrate 200 mm SiC dia manana. lasa matotra kokoa.
Amin'izao fotoana izao, ny vokatra mahazatra ny SiC substrate chips eny an-tsena dia 4H-SiC sy 6H-SiC conductive sy semi-insulated karazana 2-6 santimetatra.
Tamin'ny Oktobra 2015, i Cree no voalohany namoaka wafer substrate 200 mm SiC ho an'ny N-type sy LED, nanamarika ny fiandohan'ny 8-inch SiC substrate wafers ho eny an-tsena.
Tamin'ny taona 2016, nanomboka nanohana ny ekipan'ny Venturi i Romm ary izy no voalohany nampiasa ny fitambaran'ny IGBT + SiC SBD tao anaty fiara hanoloana ny vahaolana IGBT + Si FRD tamin'ny inverter 200 kW nentim-paharazana. Aorian'ny fanatsarana dia mihena 2 kg ny lanjan'ny inverter ary mihena 19% ny habeny raha mitazona hery mitovy.
Ao amin'ny 2017, taorian'ny fananganana bebe kokoa ny SiC MOS + SiC SBD, tsy ny lanjany ihany no nihena 6 kg, ny habeny dia nihena 43%, ary ny herin'ny inverter koa dia nitombo avy amin'ny 200 kW ka hatramin'ny 220 kW.
Taorian'ny nandraisan'i Tesla ireo fitaovana miorina amin'ny SIC ao amin'ny mpanova fiara lehibe amin'ny vokatra Model 3 amin'ny taona 2018, dia nitombo haingana ny fiantraikan'ny fihetsiketsehana, ka nahatonga ny tsenan'ny fiara xEV ho loharanom-pientanentanana ho an'ny tsenan'ny SiC. Miaraka amin'ny fampiharana mahomby amin'ny SiC dia niakatra haingana ihany koa ny sandan'ny vokatra mifandraika amin'izany.
fahasivy,Fehiny:
Miaraka amin'ny fanatsarana tsy tapaka ny teknolojia indostrialy mifandraika amin'ny SiC, dia hihatsara kokoa ny vokatra sy ny fahamendrehany, hihena ihany koa ny vidin'ny fitaovana SiC, ary hiharihary kokoa ny fifaninanana tsenan'ny SiC. Amin'ny ho avy, ny fitaovana SiC dia hampiasaina bebe kokoa amin'ny sehatra isan-karazany toy ny fiara, ny fifandraisana, ny tambajotra herinaratra ary ny fitaterana, ary ny tsenan'ny vokatra dia hivelatra kokoa, ary ny haben'ny tsena dia hiitatra bebe kokoa, ka lasa fanohanana lehibe ho an'ny firenena. toekarena.
Fotoana fandefasana: Jan-25-2024