រចនាសម្ព័ន និងបច្ចេកវិជ្ជាលូតលាស់នៃស៊ីលីកុន carbide (Ⅱ)

ទីបួន វិធីសាស្រ្តផ្ទេរចំហាយរាងកាយ

វិធីសាស្រ្តដឹកជញ្ជូនចំហាយរូបវិទ្យា (PVT) មានប្រភពចេញពីបច្ចេកវិជ្ជាចំហាយនៃដំណាក់កាលចំហាយទឹក ដែលបង្កើតឡើងដោយ Lely ក្នុងឆ្នាំ 1955។ ម្សៅ SiC ត្រូវបានដាក់ក្នុងបំពង់ក្រាហ្វិច ហើយត្រូវបានកំដៅដល់សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដើម្បីបំបែក និងបំប្លែងម្សៅ SiC ហើយបន្ទាប់មកបំពង់ក្រាហ្វីតត្រូវត្រជាក់។ បន្ទាប់ពីការរលាយនៃម្សៅ SiC សមាសធាតុដំណាក់កាលនៃចំហាយទឹកត្រូវបានដាក់ និងគ្រីស្តាល់ចូលទៅក្នុងគ្រីស្តាល់ SiC ជុំវិញបំពង់ក្រាហ្វីត។ ទោះបីជាវិធីសាស្រ្តនេះពិបាកក្នុងការទទួលបានគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដែលមានទំហំធំក៏ដោយ ហើយដំណើរការនៃការដាក់ក្នុងបំពង់ក្រាហ្វីតគឺពិបាកក្នុងការគ្រប់គ្រង វាផ្តល់គំនិតសម្រាប់អ្នកស្រាវជ្រាវជាបន្តបន្ទាប់។
Ym Terairov et al ។ នៅប្រទេសរុស្ស៊ីបានណែនាំគំនិតនៃគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជនៅលើមូលដ្ឋាននេះហើយបានដោះស្រាយបញ្ហានៃរូបរាងគ្រីស្តាល់ដែលមិនអាចគ្រប់គ្រងបាននិងទីតាំង nucleation នៃគ្រីស្តាល់ SiC ។ អ្នកស្រាវជ្រាវជាបន្តបន្ទាប់បានបន្តកែលម្អ ហើយទីបំផុតបានបង្កើតវិធីសាស្ត្រដឹកជញ្ជូនដំណាក់កាលឧស្ម័នរូបវ័ន្ត (PVT) ក្នុងការប្រើប្រាស់ឧស្សាហកម្មសព្វថ្ងៃនេះ។

ជាវិធីសាស្ត្រលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC ដំបូងបំផុត វិធីសាស្ត្រផ្ទេរចំហាយរាងកាយ គឺជាវិធីសាស្ត្រលូតលាស់ដ៏សំខាន់បំផុតសម្រាប់ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្តផ្សេងទៀត វិធីសាស្រ្តមានតម្រូវការទាបសម្រាប់ឧបករណ៍លូតលាស់ ដំណើរការលូតលាស់សាមញ្ញ ការគ្រប់គ្រងខ្លាំង ការអភិវឌ្ឍន៍ និងស្រាវជ្រាវហ្មត់ចត់ និងបានអនុវត្តកម្មវិធីឧស្សាហកម្ម។ រចនាសម្ព័ន្ធនៃគ្រីស្តាល់ដែលដាំដុះដោយវិធីសាស្ត្រ PVT ចរន្តបច្ចុប្បន្នត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូប។

១០

វាលសីតុណ្ហភាពអ័ក្សនិងរ៉ាឌីកាល់អាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌអ៊ីសូឡង់កម្ដៅខាងក្រៅនៃក្រាហ្វិច Crucible ។ ម្សៅ SiC ត្រូវបានដាក់នៅផ្នែកខាងក្រោមនៃ graphite crucible ជាមួយនឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង ហើយគ្រីស្តាល់ SiC ត្រូវបានជួសជុលនៅផ្នែកខាងលើនៃ graphite crucible ជាមួយនឹងសីតុណ្ហភាពទាបជាង។ ចម្ងាយរវាងម្សៅ និងគ្រាប់ពូជជាទូទៅត្រូវបានគ្រប់គ្រងឱ្យមានទំហំរាប់សិបមីលីម៉ែត្រ ដើម្បីជៀសវាងការទំនាក់ទំនងរវាងគ្រីស្តាល់តែមួយដែលកំពុងលូតលាស់ និងម្សៅ។ ជម្រាលសីតុណ្ហភាពជាធម្មតាស្ថិតនៅក្នុងចន្លោះ 15-35 ℃ / សង់ទីម៉ែត្រ។ ឧស្ម័នអសកម្មនៃ 50-5000 Pa ត្រូវបានរក្សាទុកនៅក្នុង furnace ដើម្បីបង្កើន convection ។ ដោយវិធីនេះ បន្ទាប់ពីម្សៅ SiC ត្រូវបានកំដៅដល់ 2000-2500 ℃ ដោយកំដៅដោយ induction ម្សៅ SiC នឹង sublimate និង decompose ចូលទៅក្នុង Si, Si2C, SiC2 និងសមាសធាតុចំហាយផ្សេងទៀត ហើយត្រូវបានបញ្ជូនទៅចុងគ្រាប់ពូជដោយ convection ឧស្ម័ន និង។ គ្រីស្តាល់ SiC ត្រូវ​បាន​ធ្វើ​ឡើង​ដោយ​គ្រីស្តាល់​នៅ​លើ​គ្រាប់​ធញ្ញជាតិ​ដើម្បី​សម្រេច​បាន​នូវ​ការ​លូតលាស់​នៃ​គ្រីស្តាល់​តែ​មួយ​។ អត្រាកំណើនធម្មតារបស់វាគឺ 0.1-2mm/h ។

ដំណើរការ PVT ផ្តោតលើការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពកំណើន ជម្រាលសីតុណ្ហភាព ផ្ទៃលូតលាស់ គម្លាតផ្ទៃសម្ភារៈ និងសម្ពាធកំណើន អត្ថប្រយោជន៍របស់វាគឺថាដំណើរការរបស់វាមានភាពចាស់ទុំល្អ វត្ថុធាតុដើមងាយស្រួលក្នុងការផលិត ការចំណាយទាប ប៉ុន្តែដំណើរការលូតលាស់របស់ វិធីសាស្រ្ត PVT គឺពិបាកក្នុងការសង្កេត អត្រាកំណើនគ្រីស្តាល់ពី 0.2-0.4mm/h វាពិបាកក្នុងការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ដែលមានកម្រាស់ធំ (>50mm)។ បន្ទាប់ពីកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងជាបន្តបន្ទាប់ជាច្រើនទសវត្សរ៍មក ទីផ្សារបច្ចុប្បន្នសម្រាប់ wafers ស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ដែលត្រូវបានដាំដុះដោយវិធីសាស្រ្ត PVT គឺមានទំហំធំខ្លាំងណាស់ ហើយទិន្នផលប្រចាំឆ្នាំនៃ wafers ស្រទាប់ខាងក្រោម SiC អាចឈានដល់រាប់រយរាប់ពាន់នៃ wafers ហើយទំហំរបស់វាកំពុងផ្លាស់ប្តូរបន្តិចម្តងៗពី 4 អ៊ីងទៅ 6 អ៊ីង។ និងបានបង្កើតគំរូស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ចំនួន 8 អ៊ីញ។

 

ទីប្រាំវិធីសាស្ត្របំភាយឧស្ម័នគីមី សីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

 

ការ​ទម្លាក់​ចំហាយ​គីមី​សីតុណ្ហភាព​ខ្ពស់ (HTCVD) គឺ​ជា​វិធីសាស្ត្រ​ដែល​បាន​ធ្វើ​ឱ្យ​ប្រសើរ​ឡើង​ដោយ​ផ្អែក​លើ​ការ​ទម្លាក់​ចំហាយ​គីមី (CVD) ។ វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានស្នើឡើងជាលើកដំបូងក្នុងឆ្នាំ 1995 ដោយ Kordina et al ។ សាកលវិទ្យាល័យ Linkoping ប្រទេសស៊ុយអែត។
ដ្យាក្រាមរចនាសម្ព័ន្ធកំណើនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូប៖

១១

វាលសីតុណ្ហភាពអ័ក្សនិងរ៉ាឌីកាល់អាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌអ៊ីសូឡង់កម្ដៅខាងក្រៅនៃក្រាហ្វិច Crucible ។ ម្សៅ SiC ត្រូវបានដាក់នៅផ្នែកខាងក្រោមនៃ graphite crucible ជាមួយនឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង ហើយគ្រីស្តាល់ SiC ត្រូវបានជួសជុលនៅផ្នែកខាងលើនៃ graphite crucible ជាមួយនឹងសីតុណ្ហភាពទាបជាង។ ចម្ងាយរវាងម្សៅ និងគ្រាប់ពូជជាទូទៅត្រូវបានគ្រប់គ្រងឱ្យមានទំហំរាប់សិបមីលីម៉ែត្រ ដើម្បីជៀសវាងការទំនាក់ទំនងរវាងគ្រីស្តាល់តែមួយដែលកំពុងលូតលាស់ និងម្សៅ។ ជម្រាលសីតុណ្ហភាពជាធម្មតាស្ថិតនៅក្នុងចន្លោះ 15-35 ℃ / សង់ទីម៉ែត្រ។ ឧស្ម័នអសកម្មនៃ 50-5000 Pa ត្រូវបានរក្សាទុកនៅក្នុង furnace ដើម្បីបង្កើន convection ។ ដោយវិធីនេះ បន្ទាប់ពីម្សៅ SiC ត្រូវបានកំដៅដល់ 2000-2500 ℃ ដោយកំដៅដោយ induction ម្សៅ SiC នឹង sublimate និង decompose ចូលទៅក្នុង Si, Si2C, SiC2 និងសមាសធាតុចំហាយផ្សេងទៀត ហើយត្រូវបានបញ្ជូនទៅចុងគ្រាប់ពូជដោយ convection ឧស្ម័ន និង។ គ្រីស្តាល់ SiC ត្រូវ​បាន​ធ្វើ​ឡើង​ដោយ​គ្រីស្តាល់​នៅ​លើ​គ្រាប់​ធញ្ញជាតិ​ដើម្បី​សម្រេច​បាន​នូវ​ការ​លូតលាស់​នៃ​គ្រីស្តាល់​តែ​មួយ​។ អត្រាកំណើនធម្មតារបស់វាគឺ 0.1-2mm/h ។

ដំណើរការ PVT ផ្តោតលើការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពកំណើន ជម្រាលសីតុណ្ហភាព ផ្ទៃលូតលាស់ គម្លាតផ្ទៃសម្ភារៈ និងសម្ពាធកំណើន អត្ថប្រយោជន៍របស់វាគឺថាដំណើរការរបស់វាមានភាពចាស់ទុំល្អ វត្ថុធាតុដើមងាយស្រួលក្នុងការផលិត ការចំណាយទាប ប៉ុន្តែដំណើរការលូតលាស់របស់ វិធីសាស្រ្ត PVT គឺពិបាកក្នុងការសង្កេត អត្រាកំណើនគ្រីស្តាល់ពី 0.2-0.4mm/h វាពិបាកក្នុងការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ដែលមានកម្រាស់ធំ (>50mm)។ បន្ទាប់ពីកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងជាបន្តបន្ទាប់ជាច្រើនទសវត្សរ៍មក ទីផ្សារបច្ចុប្បន្នសម្រាប់ wafers ស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ដែលត្រូវបានដាំដុះដោយវិធីសាស្រ្ត PVT គឺមានទំហំធំខ្លាំងណាស់ ហើយទិន្នផលប្រចាំឆ្នាំនៃ wafers ស្រទាប់ខាងក្រោម SiC អាចឈានដល់រាប់រយរាប់ពាន់នៃ wafers ហើយទំហំរបស់វាកំពុងផ្លាស់ប្តូរបន្តិចម្តងៗពី 4 អ៊ីងទៅ 6 អ៊ីង។ និងបានបង្កើតគំរូស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ចំនួន 8 អ៊ីញ។

 

ទីប្រាំវិធីសាស្ត្របំភាយឧស្ម័នគីមី សីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

 

ការ​ទម្លាក់​ចំហាយ​គីមី​សីតុណ្ហភាព​ខ្ពស់ (HTCVD) គឺ​ជា​វិធីសាស្ត្រ​ដែល​បាន​ធ្វើ​ឱ្យ​ប្រសើរ​ឡើង​ដោយ​ផ្អែក​លើ​ការ​ទម្លាក់​ចំហាយ​គីមី (CVD) ។ វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានស្នើឡើងជាលើកដំបូងក្នុងឆ្នាំ 1995 ដោយ Kordina et al ។ សាកលវិទ្យាល័យ Linkoping ប្រទេសស៊ុយអែត។
ដ្យាក្រាមរចនាសម្ព័ន្ធកំណើនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូប៖

១២

នៅពេលដែលគ្រីស្តាល់ SiC ត្រូវបានដាំដុះដោយវិធីសាស្ត្រដំណាក់កាលរាវ ការចែកចាយសីតុណ្ហភាព និង convection នៅខាងក្នុងដំណោះស្រាយជំនួយត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព៖

១៣

វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាសីតុណ្ហភាពនៅជិតជញ្ជាំង crucible នៅក្នុងដំណោះស្រាយជំនួយគឺខ្ពស់ជាងខណៈពេលដែលសីតុណ្ហភាពនៅគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជគឺទាបជាង។ កំឡុងពេលដំណើរការលូតលាស់ ក្រាហ្វិច Crucible ផ្តល់ប្រភព C សម្រាប់ការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់។ ដោយសារតែសីតុណ្ហភាពនៅជញ្ជាំង crucible ខ្ពស់ ភាពរលាយ C មានទំហំធំ ហើយអត្រារលាយលឿន បរិមាណ C ដ៏ច្រើននឹងត្រូវបានរំលាយនៅជញ្ជាំង crucible ដើម្បីបង្កើតជាដំណោះស្រាយឆ្អែតនៃ C. ដំណោះស្រាយទាំងនេះជាមួយនឹងបរិមាណដ៏ច្រើន នៃ C ដែលរំលាយនឹងត្រូវបានបញ្ជូនទៅផ្នែកខាងក្រោមនៃគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជដោយ convection នៅក្នុងដំណោះស្រាយជំនួយ។ ដោយសារសីតុណ្ហភាពទាបនៃចុងគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជ ភាពរលាយនៃ C ដែលត្រូវគ្នាថយចុះស្របគ្នា ហើយដំណោះស្រាយ C-saturated ដើមក្លាយជាដំណោះស្រាយ supersaturated C បន្ទាប់ពីត្រូវបានផ្ទេរទៅចុងសីតុណ្ហភាពទាបក្រោមលក្ខខណ្ឌនេះ។ Suprataturated C ក្នុង​ដំណោះ​ស្រាយ​រួម​ផ្សំ​នឹង Si ក្នុង​ដំណោះ​ស្រាយ​ជំនួយ​អាច​បង្កើត​គ្រីស្តាល់ SiC epitaxial នៅ​លើ​គ្រាប់​ធញ្ញជាតិ។ នៅពេលដែលផ្នែក superforated នៃ C precipitates ចេញ ដំណោះស្រាយត្រឡប់ទៅចុងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៃជញ្ជាំង crucible ជាមួយ convection ហើយរំលាយ C ម្តងទៀតដើម្បីបង្កើតជាដំណោះស្រាយឆ្អែត។

ដំណើរការទាំងមូលកើតឡើងម្តងទៀត ហើយគ្រីស្តាល់ SiC លូតលាស់។ នៅក្នុងដំណើរការនៃការលូតលាស់ដំណាក់កាលរាវ ការរលាយ និងទឹកភ្លៀងនៃ C នៅក្នុងដំណោះស្រាយគឺជាសន្ទស្សន៍ដ៏សំខាន់បំផុតនៃដំណើរការរីកចម្រើន។ ដើម្បីធានាបាននូវការលូតលាស់គ្រីស្តាល់មានស្ថេរភាព វាចាំបាច់ក្នុងការរក្សាតុល្យភាពរវាងការរំលាយ C នៅជញ្ជាំងឈើឆ្កាង និងទឹកភ្លៀងនៅចុងគ្រាប់ពូជ។ ប្រសិនបើការរំលាយ C ធំជាងទឹកភ្លៀង C នោះ C ក្នុងគ្រីស្តាល់ត្រូវបានពង្រឹងជាបណ្តើរៗ ហើយការបំបែកសារធាតុ SiC ដោយឯកឯងនឹងកើតឡើង។ ប្រសិនបើការរំលាយ C តិចជាងទឹកភ្លៀង C នោះការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់នឹងពិបាកក្នុងការអនុវត្តដោយសារតែខ្វះសារធាតុរំលាយ។
ទន្ទឹមនឹងនេះការដឹកជញ្ជូន C ដោយ convection ក៏ប៉ះពាល់ដល់ការផ្គត់ផ្គង់ C ក្នុងអំឡុងពេលលូតលាស់។ ដើម្បីរីកលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC ជាមួយនឹងគុណភាពគ្រីស្តាល់ល្អ និងកម្រាស់គ្រប់គ្រាន់ វាចាំបាច់ក្នុងការធានាឱ្យមានតុល្យភាពនៃធាតុទាំងបីខាងលើ ដែលបង្កើនការលំបាកនៃការលូតលាស់ដំណាក់កាលរាវ SiC យ៉ាងខ្លាំង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងការកែលម្អ និងកែលម្អបន្តិចម្តងៗនៃទ្រឹស្តី និងបច្ចេកវិទ្យាដែលពាក់ព័ន្ធ គុណសម្បត្តិនៃការលូតលាស់ដំណាក់កាលរាវនៃគ្រីស្តាល់ SiC នឹងបង្ហាញជាបណ្តើរៗ។
នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ការលូតលាស់ដំណាក់កាលរាវនៃគ្រីស្តាល់ SiC 2 អ៊ីញអាចសម្រេចបាននៅក្នុងប្រទេសជប៉ុន ហើយការលូតលាស់ដំណាក់កាលរាវនៃគ្រីស្តាល់ 4 អ៊ីញក៏កំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើងផងដែរ។ បច្ចុប្បន្ននេះ ការស្រាវជ្រាវក្នុងស្រុកដែលពាក់ព័ន្ធមិនទាន់ទទួលបានលទ្ធផលល្អទេ ហើយចាំបាច់ត្រូវតាមដានការងារស្រាវជ្រាវពាក់ព័ន្ធ។

 

ទីប្រាំពីរ លក្ខណៈរូបវិទ្យា និងគីមីនៃគ្រីស្តាល់ SiC

 

(1) លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច៖ គ្រីស្តាល់ SiC មានភាពរឹងខ្ពស់ និងធន់នឹងការពាក់ល្អ។ ភាពរឹងរបស់ Mohs របស់វាស្ថិតនៅចន្លោះពី 9.2 ទៅ 9.3 ហើយភាពរឹងរបស់ Krit របស់វាស្ថិតនៅចន្លោះពី 2900 ទៅ 3100Kg/mm2 ដែលជាលំដាប់ទីពីរបន្ទាប់ពីគ្រីស្តាល់ពេជ្រក្នុងចំណោមវត្ថុធាតុដែលត្រូវបានរកឃើញ។ ដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់ SiC ម្សៅ SiC ត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់នៅក្នុងឧស្សាហកម្មកាត់ ឬកិន ជាមួយនឹងតម្រូវការប្រចាំឆ្នាំរហូតដល់រាប់លានតោន។ ថ្នាំកូតដែលធន់នឹងការពាក់នៅលើកន្លែងធ្វើការមួយចំនួនក៏នឹងប្រើប្រាស់ថ្នាំកូត SiC ផងដែរ។ ឧទាហរណ៍ ថ្នាំកូតដែលធន់នឹងការពាក់នៅលើនាវាចម្បាំងមួយចំនួនត្រូវបានផ្សំឡើងដោយថ្នាំកូត SiC ។

(2) លក្ខណៈសម្បត្តិកំដៅ៖ ចរន្តកំដៅនៃ SiC អាចឡើងដល់ 3-5 W/cm·K ដែលជា 3 ដងនៃ semiconductor Si ប្រពៃណី និង 8 ដងនៃ GaAs ។ ការផលិតកំដៅនៃឧបករណ៍ដែលរៀបចំដោយ SiC អាចត្រូវបានអនុវត្តទៅឆ្ងាយដូច្នេះតម្រូវការនៃលក្ខខណ្ឌនៃការសាយភាយកំដៅនៃឧបករណ៍ SiC គឺមានភាពធូររលុងហើយវាកាន់តែសមស្របសម្រាប់ការរៀបចំឧបករណ៍ដែលមានថាមពលខ្ពស់។ SiC មាន​លក្ខណៈ​សម្បត្តិ​ថាមវន្ត​ថេរ។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌសម្ពាធធម្មតា SiC នឹងត្រូវបានបំបែកដោយផ្ទាល់ទៅក្នុងចំហាយទឹកដែលមាន Si និង C នៅខ្ពស់ជាងនេះ។.

(3) លក្ខណៈសម្បត្តិគីមី៖ SiC មានលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីមានស្ថេរភាព ធន់នឹងច្រេះល្អ និងមិនមានប្រតិកម្មជាមួយអាស៊ីតដែលគេស្គាល់នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ SiC ដែលដាក់ក្នុងខ្យល់ក្នុងរយៈពេលយូរនឹងបង្កើតជាស្រទាប់ស្តើងនៃ SiO2 ក្រាស់ ដែលការពារប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មបន្ថែមទៀត។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់លើសពី 1700 ℃ ស្រទាប់ស្តើង SiO2 រលាយ និងកត់សុីយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ SiC អាចឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មយឺតជាមួយនឹងអុកស៊ីតកម្មរលាយ ឬមូលដ្ឋាន ហើយ SiC wafers ជាធម្មតាត្រូវបានរលួយនៅក្នុង KOH និង Na2O2 រលាយដើម្បីកំណត់លក្ខណៈនៃការផ្លាស់ទីលំនៅនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ SiC.

(4) លក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនី៖ SiC ជាសម្ភារៈតំណាងនៃ wide bandgap semiconductors ទទឹង bandgap 6H-SiC និង 4H-SiC គឺ 3.0 eV និង 3.2 eV រៀងគ្នា ដែលជា 3 ដងនៃ Si និង 2 ដងនៃ GaAs ។ ឧបករណ៍ពាក់កណ្តាល conductor ដែលផលិតពី SiC មានចរន្តលេចធ្លាយតូចជាង និងវាលអគ្គីសនីបែកធំជាង ដូច្នេះ SiC ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាសម្ភារៈដ៏ល្អសម្រាប់ឧបករណ៍ដែលមានថាមពលខ្ពស់។ ការចល័តអេឡិចត្រុងឆ្អែតរបស់ SiC ក៏ខ្ពស់ជាង 2 ដងរបស់ Si ហើយវាក៏មានគុណសម្បត្តិជាក់ស្តែងក្នុងការរៀបចំឧបករណ៍ដែលមានប្រេកង់ខ្ពស់។ គ្រីស្តាល់ SiC ប្រភេទ P ឬគ្រីស្តាល់ SiC ប្រភេទ N អាចទទួលបានដោយការជ្រលក់អាតូមមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងគ្រីស្តាល់។ នាពេលបច្ចុប្បន្ន គ្រីស្តាល់ SiC ប្រភេទ P ត្រូវបាន doped ជាចម្បងដោយ Al, B, Be, O, Ga, Sc និងអាតូមផ្សេងទៀត ហើយគ្រីស្តាល់ N-type sic ត្រូវបាន doped ជាចម្បងដោយ N អាតូម។ ភាពខុសគ្នានៃកំហាប់ doping និងប្រភេទនឹងមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងទៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីរបស់ SiC ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនឥតគិតថ្លៃអាចត្រូវបានគេដាក់ដែកគោលដោយសារធាតុ doping កម្រិតជ្រៅដូចជា V ភាពធន់អាចកើនឡើង ហើយគ្រីស្តាល់ SiC ពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់អាចទទួលបាន។

(5) លក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិក៖ ដោយសារគម្លាតនៃក្រុមតន្រ្តីដ៏ធំទូលាយ គ្រីស្តាល់ SiC ដែលមិនបានបិទគឺគ្មានពណ៌ និងថ្លា។ គ្រីស្តាល់ SiC ដែល doped បង្ហាញពណ៌ផ្សេងគ្នាដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងគ្នារបស់ពួកគេ ឧទាហរណ៍ 6H-SiC មានពណ៌បៃតងបន្ទាប់ពី doping N; 4H-SiC មានពណ៌ត្នោត។ 15R-SiC មានពណ៌លឿង។ Doped ជាមួយ Al, 4H-SiC លេចឡើងពណ៌ខៀវ។ វាគឺជាវិធីសាស្រ្តវិចារណញាណក្នុងការបែងចែកប្រភេទគ្រីស្តាល់ SiC ដោយសង្កេតមើលភាពខុសគ្នានៃពណ៌។ ជាមួយនឹងការស្រាវជ្រាវជាបន្តបន្ទាប់លើវិស័យដែលទាក់ទងនឹង SiC ក្នុងរយៈពេល 20 ឆ្នាំកន្លងមកនេះ របកគំហើញដ៏អស្ចារ្យត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាដែលពាក់ព័ន្ធ។

 

ទីប្រាំបីការណែនាំអំពីស្ថានភាពអភិវឌ្ឍន៍ SiC

នាពេលបច្ចុប្បន្ន ឧស្សាហកម្ម SiC មានភាពល្អឥតខ្ចោះកាន់តែខ្លាំងឡើង ចាប់ពីស្រទាប់ខាងក្រោម wafers epitaxial wafers រហូតដល់ការផលិតឧបករណ៍ ការវេចខ្ចប់ ខ្សែសង្វាក់ឧស្សាហកម្មទាំងមូលបានចាស់ទុំ ហើយវាអាចផ្គត់ផ្គង់ផលិតផលដែលទាក់ទងនឹង SiC ទៅកាន់ទីផ្សារ។

Cree គឺជាអ្នកនាំមុខគេក្នុងឧស្សាហកម្មរីកលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC ជាមួយនឹងមុខតំណែងឈានមុខគេទាំងទំហំ និងគុណភាពនៃស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ។ បច្ចុប្បន្ន Cree ផលិតបន្ទះសៀគ្វី SiC 300,000 ក្នុងមួយឆ្នាំ ដែលស្មើនឹងជាង 80% នៃការនាំចេញទូទាំងពិភពលោក។

នៅខែកញ្ញា ឆ្នាំ 2019 Cree បានប្រកាសថា ខ្លួននឹងសាងសង់កន្លែងថ្មីនៅរដ្ឋញូវយ៉ក សហរដ្ឋអាមេរិក ដែលនឹងប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាទំនើបបំផុតក្នុងការបង្កើនថាមពលអង្កត់ផ្ចិត 200 មីលីម៉ែត្រ និងបន្ទះស្រទាប់ខាងក្រោម RF SiC ដែលបង្ហាញថាបច្ចេកវិទ្យារៀបចំសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម 200 មីលីម៉ែត្រ SiC មាន កាន់តែចាស់ទុំ។

នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ផលិតផលសំខាន់ៗនៃបន្ទះសៀគ្វីស្រទាប់ខាងក្រោម SiC នៅលើទីផ្សារគឺ 4H-SiC និង 6H-SiC conductive និងពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់នៃប្រភេទ 2-6 អ៊ីង។
នៅខែតុលា ឆ្នាំ 2015 Cree គឺជាអ្នកដំបូងគេដែលដាក់ឱ្យដំណើរការ wafers ស្រទាប់ខាងក្រោម SiC 200 mm សម្រាប់ N-type និង LED ដែលបង្ហាញពីការចាប់ផ្តើមនៃ 8-inch SiC substrate wafers ទៅកាន់ទីផ្សារ។
នៅឆ្នាំ 2016 Romm បានចាប់ផ្តើមឧបត្ថម្ភក្រុម Venturi ហើយជាអ្នកដំបូងគេដែលប្រើការរួមបញ្ចូលគ្នា IGBT + SiC SBD នៅក្នុងរថយន្ត ដើម្បីជំនួសដំណោះស្រាយ IGBT + Si FRD នៅក្នុង Inverter 200 kW បែបប្រពៃណី។ បន្ទាប់ពីការកែលម្អទម្ងន់នៃអាំងវឺរទ័រត្រូវបានកាត់បន្ថយ 2 គីឡូក្រាមហើយទំហំត្រូវបានកាត់បន្ថយ 19% ខណៈពេលដែលរក្សាថាមពលដូចគ្នា។

នៅឆ្នាំ 2017 បន្ទាប់ពីការអនុម័តបន្ថែមទៀតនៃ SiC MOS + SiC SBD មិនត្រឹមតែទម្ងន់ត្រូវបានកាត់បន្ថយ 6 គីឡូក្រាមទំហំត្រូវបានកាត់បន្ថយ 43% ហើយថាមពលនៃ Inverter ក៏ត្រូវបានកើនឡើងពី 200 kW ទៅ 220 kW ផងដែរ។
បន្ទាប់ពីក្រុមហ៊ុន Tesla បានទទួលយកឧបករណ៍ដែលមានមូលដ្ឋានលើ SIC នៅក្នុងឧបករណ៍បំប្លែងដ្រាយសំខាន់នៃផលិតផល Model 3 របស់ខ្លួនក្នុងឆ្នាំ 2018 ប្រសិទ្ធភាពនៃការបង្ហាញត្រូវបានពង្រីកយ៉ាងឆាប់រហ័សដែលធ្វើឱ្យទីផ្សាររថយន្ត xEV ក្លាយជាប្រភពនៃការរំភើបសម្រាប់ទីផ្សារ SiC ឆាប់ៗនេះ។ ជាមួយនឹងការអនុវត្តជោគជ័យនៃ SiC តម្លៃទិន្នផលទីផ្សារដែលពាក់ព័ន្ធរបស់វាក៏បានកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សផងដែរ។

១៥

ទីប្រាំបួនសេចក្តីសន្និដ្ឋាន៖

ជាមួយនឹងភាពប្រសើរឡើងជាបន្តបន្ទាប់នៃបច្ចេកវិទ្យាឧស្សាហកម្មដែលទាក់ទងនឹង SiC ទិន្នផល និងភាពជឿជាក់របស់វានឹងប្រសើរឡើងបន្ថែមទៀត តម្លៃនៃឧបករណ៍ SiC ក៏នឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយ ហើយការប្រកួតប្រជែងទីផ្សាររបស់ SiC នឹងកាន់តែច្បាស់។ នៅពេលអនាគត ឧបករណ៍ SiC នឹងកាន់តែត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងវិស័យផ្សេងៗដូចជា រថយន្ត ទំនាក់ទំនង បណ្តាញអគ្គិសនី និងការដឹកជញ្ជូន ហើយទីផ្សារផលិតផលនឹងកាន់តែទូលំទូលាយ ហើយទំហំទីផ្សារនឹងពង្រីកបន្ថែមទៀត ក្លាយជាការគាំទ្រដ៏សំខាន់សម្រាប់ជាតិ។ សេដ្ឋកិច្ច។

 

 

 


ពេលវេលាផ្សាយ៖ ២៥-មករា-២០២៤