SiC Single Crystal ကိုအသုံးပြုခြင်းဖြင့် လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားလာသည်။CVD-SiC အစုလိုက်Sublimation Method မှတဆင့်အရင်းအမြစ်
အသစ်ပြန်လည်အသုံးပြုခြင်းဖြင့်CVD-SiC လုပ်ကွက်များSiC အရင်းအမြစ်အနေဖြင့် SiC crystal များကို PVT နည်းလမ်းဖြင့် 1.46 mm/h နှုန်းဖြင့် အောင်မြင်စွာ ကြီးထွားလာခဲ့ပါသည်။ ကြီးထွားလာပုံဆောင်ခဲ၏မိုက်ခရိုပိုက်နှင့် dislocation သိပ်သည်းဆများသည် ကြီးထွားမှုနှုန်းမြင့်မားသော်လည်း၊ ပုံဆောင်ခဲ၏အရည်အသွေးသည် ကောင်းမွန်သည်ဟု ဖော်ပြသည်။
ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC)ဗို့အားမြင့်မားမှု၊ ပါဝါမြင့်မားမှုနှင့် ကြိမ်နှုန်းမြင့်မားသော အသုံးချပရိုဂရမ်များအတွက် အထူးကောင်းမွန်သော ဂုဏ်သတ္တိများရှိသော wide-bandgap semiconductor ဖြစ်သည်။ အထူးသဖြင့် ပါဝါတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးတာနယ်ပယ်တွင် ၎င်း၏လိုအပ်ချက်သည် မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားလာခဲ့သည်။ ပါဝါတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအသုံးပြုမှုများအတွက်၊ SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲများကို 2100-2500°C တွင် သန့်စင်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် ကြီးထွားလာပြီး၊ ထို့နောက် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအခိုးအငွေ့သယ်ယူမှု (PVT) နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ အစေ့ပုံဆောင်ခဲပေါ်တွင် ပြန်လည်ပုံသွင်းကာ၊ ထို့နောက် wafers ပေါ်ရှိ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာများရရှိရန် စီမံဆောင်ရွက်ခြင်း . အစဉ်အလာ၊SiC crystalsပုံဆောင်ခဲများကို ထိန်းချုပ်ရန်အတွက် PVT နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ ကြီးထွားနှုန်း 0.3 မှ 0.8 မီလီမီတာ/နာရီ ဖြင့် စိုက်ပျိုးကြသည်၊ ၎င်းသည် အခြားသော ပုံဆောင်ခဲတစ်မျိုးတည်းဖြင့် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း အသုံးချမှုများတွင် အသုံးပြုသည့် အခြားပုံဆောင်ခဲများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အတော်လေး နှေးကွေးပါသည်။ SiC ပုံဆောင်ခဲများကို PVT နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ မြင့်မားသော ကြီးထွားနှုန်းဖြင့် ကြီးထွားလာသောအခါ၊ ကာဗွန်ပါဝင်မှု၊ သန့်စင်မှု လျှော့ချမှု၊ polycrystalline ကြီးထွားမှု၊ စပါးနယ်နိမိတ်ဖွဲ့စည်းမှု၊ ရွေ့လျားမှုနှင့် ပေါက်ကြားပေါက်များ ချို့ယွင်းချက်များ အပါအဝင် အရည်အသွေးကျဆင်းခြင်းကို ဖယ်ထုတ်မည်မဟုတ်ပါ။ ထို့ကြောင့် SiC ၏ လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားမှု မဖွံ့ဖြိုးသေးဘဲ SiC ၏ ကြီးထွားမှုနှုန်း နှေးကွေးခြင်းသည် SiC အလွှာများ၏ ကုန်ထုတ်စွမ်းအားအတွက် အဓိက အတားအဆီးတစ်ခုဖြစ်သည်။
အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ SiC ၏ လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားလာမှုဆိုင်ရာ မကြာသေးမီက အစီရင်ခံစာများသည် PVT နည်းလမ်းထက် အပူချိန်မြင့်သော ဓာတုအငွေ့ထုတ်ခြင်း (HTCVD) နည်းလမ်းများကို အသုံးပြုထားသည်။ HTCVD နည်းလမ်းသည် ဓာတ်ပေါင်းဖိုရှိ Si နှင့် C ပါဝင်သော အငွေ့ကို အသုံးပြုသည်။ HTCVD သည် SiC ၏ အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုအတွက် အသုံးမပြုရသေးဘဲ စီးပွားဖြစ်ပြုလုပ်ရန်အတွက် နောက်ထပ်သုတေသနနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု လိုအပ်ပါသည်။ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ၊ မြင့်မားသောကြီးထွားနှုန်း ∼3 mm/h တွင်ပင် HTCVD နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲများကို ကောင်းမွန်သောပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးဖြင့် စိုက်ပျိုးနိုင်သည်။ တစ်ချိန်တည်းတွင်၊ အလွန်မြင့်မားသော သန့်စင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ထိန်းချုပ်မှုလိုအပ်သော ကြမ်းတမ်းသောပတ်ဝန်းကျင်များအောက်တွင် SiC အစိတ်အပိုင်းများကို တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အသုံးပြုခဲ့သည်။ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လုပ်ငန်းစဉ်များအတွက်၊ ∼99.9999% (∼6N) သန့်စင်သော SiC အစိတ်အပိုင်းများကို CVD လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့် methyltrichlorosilane (CH3Cl3Si, MTS) မှ ပြင်ဆင်ပါသည်။ သို့သော် CVD-SiC အစိတ်အပိုင်းများ၏ မြင့်မားသော သန့်စင်မှုရှိနေသော်လည်း အသုံးပြုပြီးနောက် ၎င်းတို့ကို စွန့်ပစ်လိုက်ခြင်း ဖြစ်သည်။ မကြာသေးမီက စွန့်ပစ်ထားသော CVD-SiC အစိတ်အပိုင်းများကို ကျောက်သလင်းကြီးထွားမှုအတွက် SiC ရင်းမြစ်များအဖြစ် သတ်မှတ်ခံခဲ့ရသော်လည်း ကြိတ်ခွဲခြင်းနှင့် သန့်စင်ခြင်းအပါအဝင် ပြန်လည်ထူထောင်ရေးလုပ်ငန်းစဉ်အချို့သည် ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုအရင်းအမြစ်၏ မြင့်မားသောလိုအပ်ချက်များကို ပြည့်မီရန် လိုအပ်ဆဲဖြစ်သည်။ ဤလေ့လာမှုတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် SiC crystals ကြီးထွားလာမှုအတွက် အရင်းအမြစ်အဖြစ် ပစ္စည်းများ ပြန်လည်အသုံးပြုရန်အတွက် စွန့်ပစ်ထားသော CVD-SiC တုံးများကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုအတွက် CVD-SiC လုပ်ကွက်များကို အရွယ်အစား-ထိန်းချုပ်ထားသော ကြေမွသောလုပ်ကွက်များအဖြစ် ပြင်ဆင်ထားပြီး၊ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစားမှာ သိသိသာသာကွဲပြားကာ PVT လုပ်ငန်းစဉ်တွင် အသုံးပြုလေ့ရှိသည့် စီးပွားဖြစ် SiC အမှုန့်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ ထို့ကြောင့် SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုမှာ သိသာထင်ရှားစွာရှိမည်ဟု မျှော်လင့်ပါသည်။ မတူဘူး။ SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှု စမ်းသပ်မှုများကို မလုပ်ဆောင်မီ၊ မြင့်မားသော ကြီးထွားမှုနှုန်းကို ရရှိရန်အတွက် ကွန်ပျူတာ simulation များကို လုပ်ဆောင်ခဲ့ပြီး တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှုအတွက် အပူဇုန်ကို ပြင်ဆင်သတ်မှတ်ခဲ့သည်။ ပုံဆောင်ခဲများ ကြီးထွားလာပြီးနောက်၊ ကြီးထွားလာသော သလင်းကျောက်များကို အပိုင်းလိုက်ဓာတ်မှန်ရိုက်ခြင်း၊ မိုက်ခရိုရာမန် spectroscopy၊ ကြည်လင်ပြတ်သားမှုမြင့်မားသော X-ray diffraction နှင့် synchrotron အဖြူရောင်အလင်းတန်း X-ray မြေမျက်နှာသွင်ပြင်တို့ဖြင့် အကဲဖြတ်ခဲ့ပါသည်။
ပုံ 1 သည် ဤလေ့လာမှုတွင် SiC crystals များ၏ PVT ကြီးထွားမှုအတွက် အသုံးပြုသည့် CVD-SiC အရင်းအမြစ်ကို ပြသထားသည်။ နိဒါန်းတွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း CVD-SiC အစိတ်အပိုင်းများကို CVD လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့် MTS မှပေါင်းစပ်ပြီး စက်ပိုင်းဆိုင်ရာလုပ်ဆောင်ခြင်းမှတစ်ဆင့် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအသုံးပြုရန်အတွက် ပုံသွင်းထားသည်။ N သည် semiconductor process applications များအတွက် conductivity ကိုရရှိရန် CVD လုပ်ငန်းစဉ်တွင် doped ။ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အသုံးပြုပြီးနောက်၊ ပုံ 1 တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း crystal ကြီးထွားမှုအတွက် အရင်းအမြစ်ကိုပြင်ဆင်ရန်အတွက် CVD-SiC အစိတ်အပိုင်းများကို ကြေမွခဲ့သည်။ CVD-SiC အရင်းအမြစ်ကို ပျမ်းမျှအထူ ∼0.5 မီလီမီတာရှိသော ပလတ်စတစ်ပြားများအဖြစ် ပြင်ဆင်ထားပြီး ပျမ်းမျှအမှုန်အရွယ်အစား၊ 49.75 မီလီမီတာ။
ပုံ 1- MTS-based CVD လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသော CVD-SiC အရင်းအမြစ်။
ပုံ 1 တွင်ပြသထားသည့် CVD-SiC အရင်းအမြစ်ကိုအသုံးပြု၍ Induction အပူပေးမီးဖိုတွင် PVT နည်းလမ်းဖြင့် SiC ပုံဆောင်ခဲများကို ကြီးထွားစေပါသည်။ အပူဇုန်ရှိ အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးမှုကို အကဲဖြတ်ရန်၊ စီးပွားဖြစ် သရုပ်ဖော်ကုဒ် VR-PVT 8.2 (STR၊ ဆားဗီးယားသမ္မတနိုင်ငံ) ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ အပူဇုန်ပါရှိသော ဓာတ်ပေါင်းဖိုအား ပုံ 2 တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း ၎င်း၏ mesh မော်ဒယ်ဖြင့် 2D axisymmetric model အဖြစ် စံပြထားပါသည်။ သရုပ်ပြမှုတွင် အသုံးပြုသည့် ပစ္စည်းများအားလုံးကို ပုံ 2 တွင် ပြထားပြီး ၎င်းတို့၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို ဇယား 1 တွင် ဖော်ပြထားပါသည်။ သရုပ်ပြမှုရလဒ်များအပေါ် အခြေခံ၍ SiC ပုံဆောင်ခဲများကို PVT နည်းလမ်းဖြင့် အပူချိန်အကွာအဝေး 2250–2350°C တွင် Ar လေထုအတွင်း အပူချိန် 2250–2350°C တွင် စိုက်ပျိုးခဲ့ပါသည်။ 35 Torr 4 နာရီ။ 4° off-axis 4H-SiC wafer ကို SiC မျိုးစေ့အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့သည်။ ကြီးထွားလာသော သလင်းကျောက်များကို micro-Raman spectroscopy (Witec၊ UHTS 300၊ Germany) နှင့် high-resolution XRD (HRXRD၊ X'Pert-PROMED၊ PANalytical၊ Netherlands) တို့မှ အကဲဖြတ်ခဲ့ပါသည်။ စိုက်ပျိုး SiC ပုံဆောင်ခဲများတွင် အညစ်အကြေးများပါဝင်မှုကို dynamic secondary ion mass spectrometry (SIMS, Cameca IMS-6f, France) ဖြင့် အကဲဖြတ်ခဲ့ပါသည်။ Pohang Light Source ရှိ synchrotron white beam X-ray မြေမျက်နှာသွင်ပြင်ကို အသုံးပြု၍ ကြီးထွားလာသော crystals များ၏ dislocation သိပ်သည်းဆကို အကဲဖြတ်ခဲ့ပါသည်။
ပုံ 2- induction အပူပေးမီးဖိုရှိ PVT ကြီးထွားမှု၏ အပူပိုင်းဇုန် ပုံကြမ်းနှင့် ကွက်ပုံစံ။
HTCVD နှင့် PVT နည်းလမ်းများသည် ကြီးထွားမှု ရှေ့တွင် ဓာတ်ငွေ့-အစိုင်အခဲ အဆင့်မျှခြေအောက်တွင် ပုံဆောင်ခဲများ ပေါက်ဖွားလာသောကြောင့် HTCVD နည်းလမ်းဖြင့် SiC ၏ လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားမှုကို ဤလေ့လာမှုတွင် PVT နည်းလမ်းဖြင့် SiC ၏ စိန်ခေါ်မှုကို တွန်းအားပေးခဲ့သည်။ HTCVD နည်းလမ်းသည် စီးဆင်းမှုကို လွယ်ကူစွာ ထိန်းချုပ်နိုင်သော ဓာတ်ငွေ့ရင်းမြစ်ကို အသုံးပြုထားပြီး PVT နည်းလမ်းသည် စီးဆင်းမှုကို တိုက်ရိုက်မထိန်းချုပ်နိုင်သော အစိုင်အခဲအရင်းအမြစ်ကို အသုံးပြုထားသည်။ PVT နည်းလမ်းရှိ ကြီးထွားမှုရှေ့တန်းသို့ ပေးဆောင်သည့် စီးဆင်းနှုန်းကို အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးထိန်းချုပ်မှုမှတစ်ဆင့် အစိုင်အခဲရင်းမြစ်၏ sublimation နှုန်းဖြင့် ထိန်းချုပ်နိုင်သော်လည်း လက်တွေ့ကျသော ကြီးထွားမှုစနစ်များတွင် အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးမှုကို တိကျစွာထိန်းချုပ်နိုင်စေရန်မှာ မလွယ်ကူပါ။
PVT ဓာတ်ပေါင်းဖိုရှိ အရင်းအမြစ်အပူချိန်ကို တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့်၊ အရင်းအမြစ်၏ sublimation နှုန်းကို တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် SiC ၏ ကြီးထွားနှုန်းကို တိုးလာစေနိုင်သည်။ တည်ငြိမ်သော crystal ကြီးထွားမှုကိုရရှိရန်၊ ကြီးထွားမှုရှေ့တွင် အပူချိန်ထိန်းချုပ်မှုသည် အရေးကြီးပါသည်။ polycrystal များမဖွဲ့စည်းဘဲ ကြီးထွားနှုန်းကို တိုးမြှင့်ရန်အတွက် HTCVD နည်းလမ်းဖြင့် SiC တိုးတက်မှုနှုန်းဖြင့် ပြသထားသည့်အတိုင်း ကြီးထွားမှုရှေ့တွင် အပူချိန်မြင့်မားသော gradient ကို အောင်မြင်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဦးထုပ်၏နောက်ဘက်သို့ ဒေါင်လိုက်အပူကူးယူမှု မလုံလောက်ပါက ကြီးထွားမျက်နှာပြင်သို့ အပူဓာတ်ရောင်ခြည်ဖြင့် ကြီးထွားမှုရှေ့တန်းမှ စုစည်းထားသော အပူများကို ပြန့်ကျဲသွားစေပြီး ပိုလျှံနေသောမျက်နှာပြင်များဖြစ်သည့် polycrystalline ကြီးထွားမှုကို ဖြစ်စေသည်။
PVT နည်းလမ်းရှိ အစုလိုက်အပြုံလိုက် လွှဲပြောင်းခြင်းနှင့် ပြန်လည်ပေါင်းစည်းခြင်း လုပ်ငန်းစဉ် နှစ်ခုစလုံးသည် SiC အရင်းအမြစ်တွင် ကွဲပြားသော်လည်း ၎င်းတို့သည် HTCVD နည်းလမ်းနှင့် အလွန်ဆင်တူပါသည်။ ဆိုလိုသည်မှာ SiC အရင်းအမြစ်၏ sublimation နှုန်းသည် လုံလောက်စွာမြင့်မားနေချိန်တွင် SiC ၏ လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားမှုကိုလည်း ရရှိနိုင်သည်။ သို့သော်၊ PVT နည်းလမ်းမှတစ်ဆင့် မြင့်မားသောတိုးတက်မှုအခြေအနေများအောက်တွင် အရည်အသွေးမြင့် SiC တစ်ခုတည်းသော crystals ကိုရရှိရန် စိန်ခေါ်မှုများစွာရှိသည်။ လုပ်ငန်းသုံးအမှုန့်များတွင် ပုံမှန်အားဖြင့် အမှုန်အမွှားများနှင့် ကြီးမားသော အမှုန်အမွှားများ ရောနှောပါဝင်ပါသည်။ မျက်နှာပြင် စွမ်းအင် ကွာခြားမှုကြောင့်၊ အမှုန်အမွှားများသည် ကြီးမားသော အမှုန်များ မတိုင်မီတွင် အမှုန်အမွှားပါဝင်မှု မြင့်မားပြီး သေးငယ်သော အမှုန်အမွှားများသည် ပုံဆောင်ခဲ၏ အစောပိုင်းကြီးထွားမှု အဆင့်များတွင် ညစ်ညမ်းမှုပါဝင်မှု မြင့်မားစေသည်။ ထို့အပြင်၊ အစိုင်အခဲ SiC သည် C နှင့် Si၊ SiC2 နှင့် Si2C ကဲ့သို့သော အခိုးအငွေ့မျိုးစိတ်များအဖြစ်သို့ မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် ပြိုကွဲသွားသည့်အတွက်၊ SiC အရင်းအမြစ်သည် PVT နည်းလမ်းတွင် sublimated ဖြစ်သောအခါတွင် အစိုင်အခဲ C သည် မလွဲမသွေဖြစ်ပေါ်လာပါသည်။ ဖွဲ့စည်းထားသော အစိုင်အခဲ C သည် သေးငယ်ပြီး ပေါ့ပါးပါက၊ လျင်မြန်သော ကြီးထွားမှုအခြေအနေအောက်တွင် “Cမှုန်” ဟုခေါ်သော C အမှုန်အမွှားများကို ပြင်းထန်သောအစုလိုက်အပြုံလိုက်လွှဲပြောင်းခြင်းဖြင့် ပုံဆောင်ခဲမျက်နှာပြင်သို့ ပို့ဆောင်နိုင်ပြီး ကြီးထွားလာသော crystal တွင်ပါဝင်မှုများပါ၀င်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ သတ္တုညစ်ညမ်းမှုနှင့် C ဖုန်မှုန့်များကို လျှော့ချရန်၊ SiC ရင်းမြစ်၏ အမှုန်အရွယ်အစားကို ယေဘုယျအားဖြင့် အချင်း 200 μm ထက်နည်းသော အချင်းသို့ ထိန်းချုပ်ထားသင့်ပြီး ကြီးထွားမှုနှုန်းသည် ∼0.4 mm/h ထက် မကျော်လွန်သင့်ပေ။ Cမှုန်. သတ္တုအညစ်အကြေးများနှင့် C အမှုန်အမွှားများသည် PVT နည်းလမ်းဖြင့် SiC ၏ လျင်မြန်စွာကြီးထွားမှုအတွက် အဓိကအတားအဆီးဖြစ်သည့် ကြီးထွားလာသော SiC ပုံဆောင်ခဲများ ပျက်စီးသွားစေသည်။
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ သေးငယ်သောအမှုန်များမပါသော ကြေမွနေသော CVD-SiC ရင်းမြစ်များကို အသုံးပြုကာ အားကောင်းသောအစုလိုက်အပြုံလိုက်လွှဲပြောင်းမှုအောက်တွင် လွင့်မျောနေသော C ဖုန်မှုန့်များကို ဖယ်ရှားပေးခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ SiC ကြီးထွားမှုကို လျင်မြန်စွာရရှိရန် Multiphysics simulation-based PVT နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ အပူဇုန်တည်ဆောက်ပုံအား ဒီဇိုင်းထုတ်ထားပြီး၊ အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးခြင်းနှင့် အပူချိန် gradient ကို ပုံ 3a တွင်ပြသထားသည်။
ပုံ 3- (က) အကန့်အသတ်ရှိသော ဒြပ်စင်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းဖြင့် ရရှိသော PVT ဓာတ်ပေါင်းဖို၏ ကြီးထွားမှုအရှေ့အနီးတွင် အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးခြင်းနှင့် အပူချိန် gradient နှင့် (ခ) axisymmetric line တစ်လျှောက် ဒေါင်လိုက်အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးခြင်း။
0.3 မှ 0.8 မီလီမီတာ/နာရီ ကြီးထွားနှုန်း 0.3 မှ 0.8 mm/h တွင် ကြီးထွားနှုန်း 1°C/mm အောက်ရှိ အပူဇုန်ဆက်တင်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ ဤလေ့လာမှုရှိ အပူပိုင်းဇုန်ဆက်တင်များတွင် ∼ အပူချိန် gradient သည် ∼ ကြီးမားပါသည်။ ကြီးထွားမှုအပူချိန် ∼2268°C တွင် 3.8°C/mm အပူချိန် gradient ကို ∼14°C/mm သတ်မှတ်ထားသည့် HTCVD နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ ဤလေ့လာမှုတွင် အပူချိန် gradient တန်ဖိုးသည် SiC ၏ လျင်မြန်သော ကြီးထွားနှုန်း 2.4 mm/h နှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။ ပုံ 3b တွင်ပြသထားသည့် ဒေါင်လိုက်အပူချိန်ဖြန့်ဝေမှုမှ၊ စာပေတွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း ကြီးထွားမှုရှေ့မျက်နှာစာအနီးတွင် polycrystals များဖွဲ့စည်းနိုင်သည့် ပြောင်းပြန်အပူချိန် gradient မရှိကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့အတည်ပြုပါသည်။
PVT စနစ်အား အသုံးပြု၍ SiC ပုံဆောင်ခဲများကို CVD-SiC အရင်းအမြစ်မှ 4 နာရီကြာ ကြီးထွားလာခဲ့သည်။ ပုံ 2 နှင့် 3 တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း SiC ကြီးထွားလာမှု၏ ကိုယ်စားလှယ်တစ်ဦးကို ပုံ 4a တွင် ပြထားသည်။ ပုံ 4a တွင်ပြသထားသည့် SiC crystal ၏အထူနှင့်ကြီးထွားနှုန်းသည် 5.84 mm နှင့် 1.46 mm/h အသီးသီးရှိသည်။ ပုံ 4a တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း SiC အရင်းအမြစ်၏ အရည်အသွေး၊ ပိုလီအမျိုးအစား၊ ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုအပေါ် SiC အရင်းအမြစ်၏ သက်ရောက်မှုကို ပုံ 4b-e တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။ ပုံ 4b ရှိ ဖြတ်ပိုင်းဖြတ်ပိုင်းဓာတ်မှန်ရိုက်ရုပ်ပုံသည် အကောင်းဆုံးကြီးထွားမှုအခြေအနေများကြောင့် ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုသည် ခုံးပုံသဏ္ဍာန်ဖြစ်ကြောင်း ပြသသည်။ သို့သော်၊ ပုံ 4c ရှိ micro-Raman spectroscopy မှ ကြီးထွားလာသော crystal ကို 4H-SiC ၏ တစ်ခုတည်းအဆင့်အဖြစ် ပေါ်လီအမျိုးအစားမပါဝင်ဘဲ သတ်မှတ်ခဲ့သည်။ X-ray တုန်ခါမှုမျဉ်းကွေးခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုမှရရှိသော (0004) ၏ FWHM တန်ဖိုးသည် 18.9 arcseconds ဖြစ်ပြီး၊ ကောင်းမွန်သောပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကိုလည်း အတည်ပြုပါသည်။
ပုံ 4- (က) ကြီးထွားလာသော SiC ပုံဆောင်ခဲ (ကြီးထွားမှုနှုန်း 1.46 မီလီမီတာ/နာရီ) နှင့် ၎င်း၏ အကဲဖြတ်မှုရလဒ်များ (ခ) ပိုင်းဖြတ်ဓာတ်မှန်ရိုက်မှန်၊ (ဂ) မိုက်ခရိုရာမန် spectroscopy၊ (ဃ) ဓာတ်မှန်အဖျားခတ်မျဉ်းကွေး နှင့် ( င) X-ray မြေမျက်နှာသွင်ပြင်။
ပုံ 4e သည် ကြီးထွားလာသော crystal ၏ပွတ်တိုက်ထားသော wafer တွင် ခြစ်ရာများနှင့် threading dislocations များကို ခွဲခြားသိရှိနိုင်သော အဖြူရောင်အလင်းတန်း X-ray ကိုပြသထားသည်။ ကြီးထွားလာသော crystal crystal ၏ dislocation density သည် ∼3000 ea/cm² ဖြစ်သည်၊ ∼2000 ea/cm²ဖြစ်သည့် အစေ့ပုံဆောင်ခဲ၏ dislocation density ထက် အနည်းငယ်ပိုမိုမြင့်မားသည်။ ကြီးထွားလာသော crystal သည် လုပ်ငန်းသုံး wafers များ၏ ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးနှင့် ယှဉ်နိုင်သော dislocation density နည်းပါးကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်။ စိတ်ဝင်စားစရာမှာ၊ ကြီးမားသောအပူချိန် gradient အောက်တွင် ကြိတ်ချေထားသော CVD-SiC အရင်းအမြစ်ဖြင့် PVT နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ SiC crystals များ လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားလာခဲ့ပါသည်။ စိုက်ပျိုးထားသောပုံဆောင်ခဲတွင် B၊ Al နှင့် N ၏ပါဝင်မှုသည် 2.18 × 10¹⁶၊ 7.61 × 10¹⁵ နှင့် 1.98 × 10¹⁹ atoms/cm³ အသီးသီးဖြစ်သည်။ ကြီးထွားလာသောပုံဆောင်ခဲတွင် P ၏အာရုံစူးစိုက်မှုသည် ထောက်လှမ်းမှုကန့်သတ်ချက်ထက် (<1.0 × 10¹⁴ အက်တမ်/cm³) အောက်တွင်ရှိသည်။ CVD လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ရည်ရွယ်ချက်ရှိရှိ ဖယ်ရှားခဲ့သည့် N မှလွဲ၍ အားသွင်းသယ်ဆောင်သူများအတွက် အညစ်အကြေးပမာဏ လုံလောက်စွာနည်းပါးပါသည်။
ဤလေ့လာမှုတွင် ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုသည် စီးပွားဖြစ်ထုတ်ကုန်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရာတွင် သေးငယ်သော်လည်း၊ PVT နည်းလမ်းဖြင့် CVD-SiC အရင်းအမြစ်ကို အသုံးပြု၍ ကောင်းမွန်သောပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးဖြင့် လျင်မြန်သော SiC ကြီးထွားမှုကို အောင်မြင်စွာ သရုပ်ပြခြင်းသည် သိသိသာသာ သက်ရောက်မှုရှိပါသည်။ CVD-SiC အရင်းအမြစ်များသည် ၎င်းတို့၏ ကောင်းမွန်သောဂုဏ်သတ္တိများရှိနေသော်လည်း စွန့်ပစ်ပစ္စည်းများကို ပြန်လည်အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ကုန်ကျစရိတ်-အပြိုင်အဆိုင်ဖြစ်နေသောကြောင့် SiC အမှုန့်အရင်းအမြစ်များကို အစားထိုးရန်အတွက် ၎င်းတို့၏ ကျယ်ပြန့်စွာအသုံးပြုမှုကို ကျွန်ုပ်တို့မျှော်လင့်ပါသည်။ SiC ၏ လျင်မြန်သောတိုးတက်မှုအတွက် CVD-SiC ရင်းမြစ်များကို အသုံးချရန်၊ PVT စနစ်တွင် အပူချိန်ဖြန့်ဝေမှုကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်ပြီး အနာဂတ်သုတေသနအတွက် နောက်ထပ်မေးခွန်းများကို ဖြေဆိုရမည်ဖြစ်သည်။
နိဂုံး
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ PVT နည်းလမ်းဖြင့် အပူချိန်မြင့်သော gradient အခြေအနေများအောက်တွင် ကြိတ်ချေထားသော CVD-SiC တုံးများကို အသုံးပြု၍ လျင်မြန်သော SiC ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုကို အောင်မြင်စွာ သရုပ်ပြနိုင်ခဲ့ပါသည်။ စိတ်ဝင်စားစရာမှာ SiC crystals များ၏ လျင်မြန်သောတိုးတက်မှုသည် SiC အရင်းအမြစ်ကို PVT နည်းလမ်းဖြင့် အစားထိုးခြင်းဖြင့် သိရှိလာခြင်းဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် SiC တစ်ခုတည်းပုံဆောင်ခဲများ၏ အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသာထင်ရှားစွာ တိုးမြင့်လာစေမည်ဖြစ်ပြီး၊ နောက်ဆုံးတွင် SiC အလွှာ၏ယူနစ်ကုန်ကျစရိတ်ကို လျှော့ချကာ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် ပါဝါစက်ပစ္စည်းများကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုမှုကို မြှင့်တင်ရန် မျှော်လင့်ပါသည်။
တင်ချိန်- ဇူလိုင် ၁၉-၂၀၂၄