സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൻ്റെ (Ⅱ) ഘടനയും വളർച്ചാ സാങ്കേതികവിദ്യയും

നാലാമത്, ഫിസിക്കൽ നീരാവി കൈമാറ്റ രീതി

ദിഭൗതിക നീരാവി ഗതാഗതം (PVT)1955-ൽ ലെലി കണ്ടുപിടിച്ച നീരാവി ഫേസ് സബ്ലിമേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ നിന്നാണ് ഈ രീതി ഉത്ഭവിച്ചത്. SiC പൊടി ഒരു ഗ്രാഫൈറ്റ് ട്യൂബിൽ സ്ഥാപിച്ച് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ചൂടാക്കി SiC പൊടി വിഘടിപ്പിക്കുകയും ഉപമിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ഗ്രാഫൈറ്റ് ട്യൂബ് തണുപ്പിക്കുന്നു. SiC പൊടിയുടെ വിഘടനത്തിനുശേഷം, നീരാവി ഘട്ട ഘടകങ്ങൾ നിക്ഷേപിക്കുകയും ഗ്രാഫൈറ്റ് ട്യൂബിന് ചുറ്റുമുള്ള SiC പരലുകളാക്കി ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ രീതി വലിയ വലിപ്പമുള്ള SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ നേടുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും ഗ്രാഫൈറ്റ് ട്യൂബിലെ നിക്ഷേപ പ്രക്രിയ നിയന്ത്രിക്കാൻ പ്രയാസമാണെങ്കിലും, തുടർന്നുള്ള ഗവേഷകർക്ക് ഇത് ആശയങ്ങൾ നൽകുന്നു.
Ym Terairov et al. റഷ്യയിൽ ഈ അടിസ്ഥാനത്തിൽ വിത്ത് പരലുകൾ എന്ന ആശയം അവതരിപ്പിക്കുകയും SiC പരലുകളുടെ അനിയന്ത്രിതമായ ക്രിസ്റ്റൽ ആകൃതിയുടെയും ന്യൂക്ലിയേഷൻ സ്ഥാനത്തിൻ്റെയും പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുകയും ചെയ്തു. തുടർന്നുള്ള ഗവേഷകർ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നത് തുടരുകയും ഒടുവിൽ ഇന്ന് വ്യാവസായിക ഉപയോഗത്തിൽ ഫിസിക്കൽ ഗ്യാസ് ഫേസ് ട്രാൻസ്പോർട്ട് (പിവിടി) രീതി വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.

ആദ്യകാല SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ രീതി എന്ന നിലയിൽ, ഫിസിക്കൽ നീരാവി കൈമാറ്റ രീതി SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ ഏറ്റവും മുഖ്യധാരാ വളർച്ചാ രീതിയാണ്. മറ്റ് രീതികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വളർച്ചാ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് കുറഞ്ഞ ആവശ്യകതകൾ, ലളിതമായ വളർച്ചാ പ്രക്രിയ, ശക്തമായ നിയന്ത്രണം, സമഗ്രമായ വികസനം, ഗവേഷണം എന്നിവ ഈ രീതിക്ക് ഉണ്ട്, കൂടാതെ വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷൻ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. നിലവിലെ മുഖ്യധാരാ PVT രീതി ഉപയോഗിച്ച് വളരുന്ന ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ഘടന ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ ബാഹ്യ താപ ഇൻസുലേഷൻ അവസ്ഥകൾ നിയന്ത്രിച്ചുകൊണ്ട് അച്ചുതണ്ട്, റേഡിയൽ താപനില ഫീൽഡുകൾ നിയന്ത്രിക്കാനാകും. ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ അടിയിൽ SiC പൊടി സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ SiC സീഡ് ക്രിസ്റ്റൽ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ മുകളിൽ ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. വളരുന്ന സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലും പൊടിയും തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം ഒഴിവാക്കാൻ പൊടിയും വിത്തും തമ്മിലുള്ള ദൂരം സാധാരണയായി പതിനായിരക്കണക്കിന് മില്ലിമീറ്ററായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ് സാധാരണയായി 15-35℃/cm പരിധിയിലാണ്. സംവഹനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി 50-5000 Pa ൻ്റെ നിഷ്ക്രിയ വാതകം ചൂളയിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു. ഈ രീതിയിൽ, ഇൻഡക്ഷൻ ഹീറ്റിംഗ് വഴി SiC പൊടി 2000-2500℃ വരെ ചൂടാക്കിയ ശേഷം, SiC പൊടി, Si, Si2C, SiC2 എന്നിവയിലേക്കും മറ്റ് നീരാവി ഘടകങ്ങളിലേക്കും വിഘടിക്കുകയും വാതക സംവഹനത്തിലൂടെ വിത്ത് അറ്റത്തേക്ക് കൊണ്ടുപോകുകയും ചെയ്യും. ഒറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച കൈവരിക്കാൻ SiC ക്രിസ്റ്റൽ വിത്ത് പരലിൽ ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുന്നു. ഇതിൻ്റെ സാധാരണ വളർച്ചാ നിരക്ക് 0.1-2mm/h ആണ്.

വളർച്ചാ താപനില, താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ്, വളർച്ചാ ഉപരിതലം, മെറ്റീരിയൽ ഉപരിതല വിടവ്, വളർച്ചാ മർദ്ദം എന്നിവയുടെ നിയന്ത്രണത്തിൽ PVT പ്രക്രിയ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ പ്രക്രിയ താരതമ്യേന പക്വതയുള്ളതാണ്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ നിർമ്മിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്, ചെലവ് കുറവാണ്, എന്നാൽ വളർച്ചാ പ്രക്രിയ PVT രീതി നിരീക്ഷിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് 0.2-0.4mm/h ആണ്, വലിയ കനം (>50mm) ഉള്ള പരലുകൾ വളർത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. പതിറ്റാണ്ടുകളുടെ തുടർച്ചയായ ശ്രമങ്ങൾക്ക് ശേഷം, പിവിടി രീതി ഉപയോഗിച്ച് വളർത്തുന്ന SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളുടെ നിലവിലെ വിപണി വളരെ വലുതാണ്, കൂടാതെ SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളുടെ വാർഷിക ഉൽപ്പാദനം ലക്ഷക്കണക്കിന് വേഫറുകളിൽ എത്താൻ കഴിയും, മാത്രമല്ല അതിൻ്റെ വലുപ്പം ക്രമേണ 4 ഇഞ്ചിൽ നിന്ന് 6 ആയി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇഞ്ച്, കൂടാതെ 8 ഇഞ്ച് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് സാമ്പിളുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

 

അഞ്ചാമത്, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള രാസ നീരാവി നിക്ഷേപ രീതി

 

ഉയർന്ന താപനില കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (HTCVD) രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം (CVD) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മെച്ചപ്പെട്ട രീതിയാണ്. ഈ രീതി ആദ്യമായി നിർദ്ദേശിച്ചത് 1995-ൽ സ്വീഡനിലെ ലിങ്കോപ്പിംഗ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ കോർഡിനയും മറ്റുള്ളവരുമാണ്.
വളർച്ചാ ഘടനയുടെ ഡയഗ്രം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു:

ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ ബാഹ്യ താപ ഇൻസുലേഷൻ അവസ്ഥകൾ നിയന്ത്രിച്ചുകൊണ്ട് അച്ചുതണ്ട്, റേഡിയൽ താപനില ഫീൽഡുകൾ നിയന്ത്രിക്കാനാകും. ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ അടിയിൽ SiC പൊടി സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ SiC സീഡ് ക്രിസ്റ്റൽ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ മുകളിൽ ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. വളരുന്ന സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലും പൊടിയും തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം ഒഴിവാക്കാൻ പൊടിയും വിത്തും തമ്മിലുള്ള ദൂരം സാധാരണയായി പതിനായിരക്കണക്കിന് മില്ലിമീറ്ററായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ് സാധാരണയായി 15-35℃/cm പരിധിയിലാണ്. സംവഹനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി 50-5000 Pa ൻ്റെ നിഷ്ക്രിയ വാതകം ചൂളയിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു. ഈ രീതിയിൽ, ഇൻഡക്ഷൻ ഹീറ്റിംഗ് വഴി SiC പൊടി 2000-2500℃ വരെ ചൂടാക്കിയ ശേഷം, SiC പൊടി, Si, Si2C, SiC2 എന്നിവയിലേക്കും മറ്റ് നീരാവി ഘടകങ്ങളിലേക്കും വിഘടിക്കുകയും വാതക സംവഹനത്തിലൂടെ വിത്ത് അറ്റത്തേക്ക് കൊണ്ടുപോകുകയും ചെയ്യും. ഒറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച കൈവരിക്കാൻ SiC ക്രിസ്റ്റൽ വിത്ത് പരലിൽ ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുന്നു. ഇതിൻ്റെ സാധാരണ വളർച്ചാ നിരക്ക് 0.1-2mm/h ആണ്.

വളർച്ചാ താപനില, താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ്, വളർച്ചാ ഉപരിതലം, മെറ്റീരിയൽ ഉപരിതല വിടവ്, വളർച്ചാ മർദ്ദം എന്നിവയുടെ നിയന്ത്രണത്തിൽ PVT പ്രക്രിയ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ പ്രക്രിയ താരതമ്യേന പക്വതയുള്ളതാണ്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ നിർമ്മിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്, ചെലവ് കുറവാണ്, എന്നാൽ വളർച്ചാ പ്രക്രിയ PVT രീതി നിരീക്ഷിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് 0.2-0.4mm/h ആണ്, വലിയ കനം (>50mm) ഉള്ള പരലുകൾ വളർത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. പതിറ്റാണ്ടുകളുടെ തുടർച്ചയായ ശ്രമങ്ങൾക്ക് ശേഷം, പിവിടി രീതി ഉപയോഗിച്ച് വളർത്തുന്ന SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളുടെ നിലവിലെ വിപണി വളരെ വലുതാണ്, കൂടാതെ SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളുടെ വാർഷിക ഉൽപ്പാദനം ലക്ഷക്കണക്കിന് വേഫറുകളിൽ എത്താൻ കഴിയും, മാത്രമല്ല അതിൻ്റെ വലുപ്പം ക്രമേണ 4 ഇഞ്ചിൽ നിന്ന് 6 ആയി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇഞ്ച്, കൂടാതെ 8 ഇഞ്ച് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് സാമ്പിളുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

 

ലിക്വിഡ് ഫേസ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർത്തുമ്പോൾ, സഹായ പരിഹാരത്തിനുള്ളിലെ താപനിലയും സംവഹന വിതരണവും ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു:

ഓക്സിലറി ലായനിയിൽ ക്രൂസിബിൾ ഭിത്തിക്ക് സമീപമുള്ള താപനില കൂടുതലാണെന്ന് കാണാൻ കഴിയും, അതേസമയം വിത്ത് ക്രിസ്റ്റലിലെ താപനില കുറവാണ്. വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക് ഒരു സി ഉറവിടം നൽകുന്നു. ക്രൂസിബിൾ ഭിത്തിയിലെ താപനില ഉയർന്നതും, C യുടെ ലയിക്കുന്നതും വലുതും, പിരിച്ചുവിടൽ നിരക്ക് വേഗത്തിലുള്ളതും ആയതിനാൽ, C യുടെ ഒരു പൂരിത ലായനി രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് വലിയ അളവിലുള്ള C ക്രസിബിൾ ഭിത്തിയിൽ ലയിക്കും. സി അലിഞ്ഞുചേർന്നത് സഹായ ലായനിയിൽ സംവഹനം വഴി വിത്ത് പരലുകളുടെ താഴത്തെ ഭാഗത്തേക്ക് കൊണ്ടുപോകും. സീഡ് ക്രിസ്റ്റൽ എൻഡിൻ്റെ താഴ്ന്ന താപനില കാരണം, അനുബന്ധ C യുടെ ലായനി കുറയുന്നു, കൂടാതെ യഥാർത്ഥ C- പൂരിത ലായനി ഈ അവസ്ഥയിൽ താഴ്ന്ന താപനിലയിലേക്ക് മാറ്റിയ ശേഷം C യുടെ ഒരു സൂപ്പർസാച്ചുറേറ്റഡ് ലായനിയായി മാറുന്നു. ലായനിയിലെ സൂപ്പർസാച്ചുറേറ്റഡ് സി, ഓക്സിലറി ലായനിയിലെ Si യുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് വിത്ത് പരലിൽ SiC ക്രിസ്റ്റൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളരും. സി യുടെ സുഷിരങ്ങളുള്ള ഭാഗം പുറത്തേക്ക് വരുമ്പോൾ, ലായനി സംവഹനത്തോടെ ക്രൂസിബിൾ ഭിത്തിയുടെ ഉയർന്ന-താപനിലയിലേക്ക് മടങ്ങുകയും സിയെ വീണ്ടും ലയിപ്പിച്ച് ഒരു പൂരിത ലായനി ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

മുഴുവൻ പ്രക്രിയയും ആവർത്തിക്കുന്നു, SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളരുന്നു. ലിക്വിഡ് ഫേസ് വളർച്ചയുടെ പ്രക്രിയയിൽ, ലായനിയിലെ സിയുടെ ലയനവും മഴയും വളർച്ചാ പുരോഗതിയുടെ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട സൂചികയാണ്. സുസ്ഥിരമായ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച ഉറപ്പാക്കാൻ, ക്രൂസിബിൾ ഭിത്തിയിലെ സി പിരിച്ചുവിടലും വിത്തിൻ്റെ അറ്റത്തുള്ള മഴയും തമ്മിലുള്ള സന്തുലിതാവസ്ഥ നിലനിർത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. C യുടെ പിരിച്ചുവിടൽ C യുടെ മഴയേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ക്രിസ്റ്റലിലെ C ക്രമേണ സമ്പുഷ്ടമാവുകയും SiC യുടെ സ്വതസിദ്ധമായ ന്യൂക്ലിയേഷൻ സംഭവിക്കുകയും ചെയ്യും. C യുടെ പിരിച്ചുവിടൽ C യുടെ മഴയേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ, ലായനിയുടെ അഭാവം മൂലം ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച നടത്താൻ പ്രയാസമായിരിക്കും.
അതേസമയം, സംവഹനത്തിലൂടെയുള്ള സിയുടെ ഗതാഗതം വളർച്ചാ സമയത്ത് സിയുടെ വിതരണത്തെയും ബാധിക്കുന്നു. മതിയായ ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരവും മതിയായ കനവും ഉള്ള SiC പരലുകൾ വളർത്തുന്നതിന്, മുകളിൽ പറഞ്ഞ മൂന്ന് മൂലകങ്ങളുടെ ബാലൻസ് ഉറപ്പാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, ഇത് SiC ലിക്വിഡ് ഘട്ട വളർച്ചയുടെ ബുദ്ധിമുട്ട് വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അനുബന്ധ സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെയും സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെയും ക്രമാനുഗതമായ പുരോഗതിയും മെച്ചപ്പെടുത്തലും, SiC പരലുകളുടെ ദ്രാവക ഘട്ട വളർച്ചയുടെ ഗുണങ്ങൾ ക്രമേണ കാണിക്കും.
നിലവിൽ, ജപ്പാനിൽ 2 ഇഞ്ച് SiC പരലുകളുടെ ലിക്വിഡ് ഘട്ട വളർച്ച കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ 4 ഇഞ്ച് പരലുകളുടെ ദ്രാവക ഘട്ട വളർച്ചയും വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. നിലവിൽ, പ്രസക്തമായ ആഭ്യന്തര ഗവേഷണം നല്ല ഫലങ്ങൾ കണ്ടിട്ടില്ല, കൂടാതെ പ്രസക്തമായ ഗവേഷണ പ്രവർത്തനങ്ങൾ പിന്തുടരേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

 

ഏഴാമത്, SiC പരലുകളുടെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങൾ

 

(1) മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ: SiC പരലുകൾക്ക് വളരെ ഉയർന്ന കാഠിന്യവും നല്ല വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധവുമുണ്ട്. ഇതിൻ്റെ മൊഹ്‌സ് കാഠിന്യം 9.2 നും 9.3 നും ഇടയിലാണ്, അതിൻ്റെ ക്രിറ്റ് കാഠിന്യം 2900 നും 3100Kg/mm2 നും ഇടയിലാണ്, ഇത് കണ്ടെത്തിയ വസ്തുക്കളിൽ ഡയമണ്ട് പരലുകൾക്ക് പിന്നിൽ രണ്ടാമതാണ്. SiC യുടെ മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, പൊടി SiC പലപ്പോഴും കട്ടിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രൈൻഡിംഗ് വ്യവസായത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ടൺ വരെ വാർഷിക ഡിമാൻഡ്. ചില വർക്ക്പീസുകളിലെ വെയർ-റെസിസ്റ്റൻ്റ് കോട്ടിംഗും SiC കോട്ടിംഗും ഉപയോഗിക്കും, ഉദാഹരണത്തിന്, ചില യുദ്ധക്കപ്പലുകളിലെ വെയർ-റെസിസ്റ്റൻ്റ് കോട്ടിംഗിൽ SiC കോട്ടിംഗ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

(2) താപ ഗുണങ്ങൾ: SiC യുടെ താപ ചാലകത 3-5 W/cm·K വരെ എത്താം, ഇത് പരമ്പരാഗത അർദ്ധചാലകമായ Si യുടെ 3 മടങ്ങും GaA യുടെ 8 മടങ്ങും ആണ്. SiC തയ്യാറാക്കിയ ഉപകരണത്തിൻ്റെ താപ ഉൽപ്പാദനം വേഗത്തിൽ നടത്താം, അതിനാൽ SiC ഉപകരണത്തിൻ്റെ താപ വിസർജ്ജന വ്യവസ്ഥകളുടെ ആവശ്യകതകൾ താരതമ്യേന അയഞ്ഞതാണ്, ഉയർന്ന പവർ ഉപകരണങ്ങൾ തയ്യാറാക്കാൻ ഇത് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്. SiC ന് സ്ഥിരതയുള്ള തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങളുണ്ട്. സാധാരണ മർദ്ദത്തിൽ, SiC നേരിട്ട് ഉയർന്ന് Si, C എന്നിവ അടങ്ങിയ നീരാവിയായി വിഘടിപ്പിക്കും.

(3) കെമിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ: SiC ന് സ്ഥിരതയുള്ള രാസ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, നല്ല നാശന പ്രതിരോധം ഉണ്ട്, കൂടാതെ ഊഷ്മാവിൽ അറിയപ്പെടുന്ന ഏതെങ്കിലും ആസിഡുമായി പ്രതികരിക്കുന്നില്ല. ദീർഘനേരം വായുവിൽ വച്ചിരിക്കുന്ന SiC സാവധാനത്തിൽ സാന്ദ്രമായ SiO2 ൻ്റെ നേർത്ത പാളിയായി മാറുകയും കൂടുതൽ ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെ തടയുകയും ചെയ്യും. താപനില 1700℃-ൽ കൂടുതൽ ഉയരുമ്പോൾ, SiO2 നേർത്ത പാളി ഉരുകുകയും വേഗത്തിൽ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉരുകിയ ഓക്സിഡൻ്റുകളോ ബേസുകളോ ഉപയോഗിച്ച് SiC ന് മന്ദഗതിയിലുള്ള ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് വിധേയമാകാം, കൂടാതെ SiC പരലുകളിലെ സ്ഥാനഭ്രംശത്തെ ചിത്രീകരിക്കുന്നതിനായി SiC വേഫറുകൾ സാധാരണയായി ഉരുകിയ KOH, Na2O2 എന്നിവയിൽ നശിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.

(4) ഇലക്ട്രിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ: വൈഡ് ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ പ്രതിനിധി മെറ്റീരിയലായി SiC, 6H-SiC, 4H-SiC ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് വീതികൾ യഥാക്രമം 3.0 eV ഉം 3.2 eV ഉം ആണ്, ഇത് Si-യുടെ 3 മടങ്ങും GaA-യുടെ 2 മടങ്ങും ആണ്. SiC നിർമ്മിച്ച അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ചെറിയ ലീക്കേജ് വൈദ്യുതധാരകളും വലിയ തകർച്ചയുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങളുമുണ്ട്, അതിനാൽ ഉയർന്ന പവർ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമായ മെറ്റീരിയലായി SiC കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. SiC യുടെ പൂരിത ഇലക്ട്രോൺ മൊബിലിറ്റിയും Si-യേക്കാൾ 2 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിൽ ഇതിന് വ്യക്തമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ അശുദ്ധ ആറ്റങ്ങൾ ഡോപ്പ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ പി-ടൈപ്പ് SiC പരലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ N-തരം SiC പരലുകൾ ലഭിക്കും. നിലവിൽ, പി-ടൈപ്പ് SiC പരലുകൾ പ്രധാനമായും Al, B, Be, O, Ga, Sc എന്നിവയും മറ്റ് ആറ്റങ്ങളും ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ N- ടൈപ്പ് sic പരലുകൾ പ്രധാനമായും N ആറ്റങ്ങളാണ് ഡോപ്പ് ചെയ്യുന്നത്. ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷനിലെയും തരത്തിലെയും വ്യത്യാസം SiC യുടെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങളിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തും. അതേ സമയം, ഫ്രീ കാരിയർ V പോലുള്ള ഡീപ്-ലെവൽ ഡോപ്പിംഗ് വഴി നഖം ചെയ്യാനും പ്രതിരോധശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കാനും സെമി-ഇൻസുലേറ്റിംഗ് SiC ക്രിസ്റ്റൽ നേടാനും കഴിയും.

(5) ഒപ്റ്റിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ: താരതമ്യേന വിശാലമായ ബാൻഡ് വിടവ് കാരണം, അൺഡോപ്പ് ചെയ്യാത്ത SiC ക്രിസ്റ്റൽ നിറമില്ലാത്തതും സുതാര്യവുമാണ്. ഡോപ്പുചെയ്‌ത SiC പരലുകൾ അവയുടെ വ്യത്യസ്ത ഗുണങ്ങളാൽ വ്യത്യസ്ത നിറങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്, N ഡോപ്പ് ചെയ്തതിന് ശേഷം 6H-SiC പച്ചയാണ്; 4H-SiC തവിട്ടുനിറമാണ്. 15R-SiC മഞ്ഞയാണ്. Al ഉപയോഗിച്ച് ഡോപ്പ് ചെയ്താൽ, 4H-SiC നീലയായി കാണപ്പെടുന്നു. നിറവ്യത്യാസം നിരീക്ഷിച്ച് SiC ക്രിസ്റ്റൽ തരം വേർതിരിച്ചറിയാനുള്ള ഒരു അവബോധജന്യമായ രീതിയാണിത്. കഴിഞ്ഞ 20 വർഷമായി SiC-യുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മേഖലകളെക്കുറിച്ചുള്ള തുടർച്ചയായ ഗവേഷണത്തിലൂടെ, അനുബന്ധ സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ വലിയ മുന്നേറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്.

 

എട്ടാമത്, SiC വികസന നിലയുടെ ആമുഖം

നിലവിൽ, സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളിൽ നിന്ന് SiC വ്യവസായം കൂടുതൽ മികച്ചതായി മാറിയിരിക്കുന്നു.ഒപ്പംഎപ്പിറ്റാക്സിയൽവേഫറുകൾഉപകരണ ഉൽപ്പാദനം, പാക്കേജിംഗ് എന്നിവയിലേക്ക്, മുഴുവൻ വ്യാവസായിക ശൃംഖലയും പക്വത പ്രാപിച്ചു, ഇതിന് SiC- യുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ വിപണിയിൽ എത്തിക്കാൻ കഴിയും.

SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളുടെ വലുപ്പത്തിലും ഗുണനിലവാരത്തിലും ഒരു മുൻനിര സ്ഥാനമുള്ള SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ വ്യവസായത്തിലെ ഒരു നേതാവാണ് ക്രീ. ക്രീ നിലവിൽ പ്രതിവർഷം 300,000 SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ചിപ്പുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നു, ഇത് ആഗോള കയറ്റുമതിയുടെ 80% ത്തിലധികം വരും.

2019 സെപ്റ്റംബറിൽ, യുഎസ്എയിലെ ന്യൂയോർക്ക് സ്റ്റേറ്റിൽ ഒരു പുതിയ സൗകര്യം നിർമ്മിക്കുമെന്ന് ക്രീ പ്രഖ്യാപിച്ചു, അത് 200 എംഎം വ്യാസമുള്ള പവറും ആർഎഫ് സിസി സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളും വളർത്തുന്നതിന് അത്യാധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കും, അതിൻ്റെ 200 എംഎം സിസി സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയൽ തയ്യാറാക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യ ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കൂടുതൽ പക്വത പ്രാപിക്കുക.

നിലവിൽ, വിപണിയിലുള്ള SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ചിപ്പുകളുടെ മുഖ്യധാരാ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ പ്രധാനമായും 4H-SiC, 6H-SiC ചാലകവും 2-6 ഇഞ്ച് സെമി-ഇൻസുലേറ്റഡ് തരങ്ങളുമാണ്.
2015 ഒക്ടോബറിൽ, എൻ-ടൈപ്പിനും എൽഇഡിക്കുമായി 200 mm SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകൾ ആദ്യമായി പുറത്തിറക്കിയത് ക്രീ ആയിരുന്നു, ഇത് വിപണിയിൽ 8 ഇഞ്ച് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫറുകളുടെ തുടക്കം കുറിക്കുന്നു.
2016-ൽ, റോം വെഞ്ചൂറി ടീമിനെ സ്പോൺസർ ചെയ്യാൻ തുടങ്ങി, പരമ്പരാഗത 200 kW ഇൻവെർട്ടറിലെ IGBT + Si FRD സൊല്യൂഷന് പകരം കാറിൽ IGBT + SiC SBD കോമ്പിനേഷൻ ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചത് റോം ആയിരുന്നു. മെച്ചപ്പെടുത്തലിനുശേഷം, ഇൻവെർട്ടറിൻ്റെ ഭാരം 2 കിലോഗ്രാം കുറയുകയും അതേ ശക്തി നിലനിർത്തുമ്പോൾ വലുപ്പം 19% കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു.

2017 ൽ, SiC MOS + SiC SBD കൂടുതൽ സ്വീകരിച്ചതിന് ശേഷം, ഭാരം 6 കിലോ കുറയുക മാത്രമല്ല, വലുപ്പം 43% കുറയുകയും ഇൻവെർട്ടർ പവർ 200 kW ൽ നിന്ന് 220 kW ആക്കുകയും ചെയ്തു.
2018-ൽ ടെസ്‌ല അതിൻ്റെ മോഡൽ 3 ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ പ്രധാന ഡ്രൈവ് ഇൻവെർട്ടറുകളിൽ SIC-അധിഷ്‌ഠിത ഉപകരണങ്ങൾ സ്വീകരിച്ച ശേഷം, പ്രദർശന പ്രഭാവം അതിവേഗം വർധിച്ചു, ഇത് xEV ഓട്ടോമോട്ടീവ് വിപണിയെ ഉടൻ തന്നെ SiC വിപണിയുടെ ആവേശത്തിൻ്റെ ഉറവിടമാക്കി മാറ്റി. SiC യുടെ വിജയകരമായ പ്രയോഗത്തോടെ, അതിൻ്റെ അനുബന്ധ വിപണി ഉൽപ്പാദന മൂല്യവും അതിവേഗം ഉയർന്നു.

ഒമ്പതാമത്, ഉപസംഹാരം:

SiC-യുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വ്യവസായ സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ തുടർച്ചയായ മെച്ചപ്പെടുത്തലിനൊപ്പം, അതിൻ്റെ വിളവും വിശ്വാസ്യതയും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടും, SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ വിലയും കുറയും, കൂടാതെ SiC യുടെ വിപണി മത്സരക്ഷമത കൂടുതൽ വ്യക്തമാകും. ഭാവിയിൽ, ഓട്ടോമൊബൈൽസ്, കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്, പവർ ഗ്രിഡുകൾ, ഗതാഗതം തുടങ്ങിയ വിവിധ മേഖലകളിൽ SiC ഉപകരണങ്ങൾ കൂടുതൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടും, കൂടാതെ ഉൽപ്പന്ന വിപണി വിശാലമാവുകയും വിപണി വലുപ്പം കൂടുതൽ വിപുലീകരിക്കുകയും ചെയ്യും, ഇത് ദേശീയത്തിന് ഒരു പ്രധാന പിന്തുണയായി മാറും. സമ്പദ്വ്യവസ്ഥ.