Tuawha, ko te tikanga whakawhiti kohu tinana
Ko tete kawe kohu tinana (PVT)Ko te tikanga i ahu mai i te hangarau whakakoi i te wahanga kohu i hangaia e Lely i te tau 1955. Ka makahia te paura SiC ki roto i te ngongo kauwhata, ka whakamahana ki te teitei o te wera ki te pirau me te whakangao i te paura SiC, katahi ka whakamataohia te ngongo kauwhata. Whai muri i te pirau o te paura SiC, ka tuuhia nga waahanga kohu ka whakamaarama ki nga tioata SiC huri noa i te ngongo kauwhata. Ahakoa he uaua tenei tikanga ki te whiwhi kiripiri kotahi SiC rahi-rahi, a he uaua ki te whakahaere i te tukanga waipara i roto i te ngongo kauwhata, ka whai whakaaro mo nga kairangahau o muri mai.
Ym Terairov et al. i roto i Russia whakaurua te ariā o tioata kākano i runga i tenei kaupapa, me te whakaoti i te raruraru o te hanga karaihe uncontrollable me te tūnga nucleation o tioata SiC. I haere tonu nga kairangahau o muri mai ki te whakapai ake, a, i te mutunga ka whakawhanakehia te tikanga kawe hau-a-tinana (PVT) mo nga mahi ahumahi i enei ra.
I te mea ko te tikanga tipu o te karaihe SiC tuatahi, ko te tikanga whakawhiti kohu tinana ko te tikanga tupu tino auraki mo te tipu o te karaihe SiC. Ka whakatauritea ki etahi atu tikanga, he iti nga whakaritenga o te tikanga mo nga taputapu tipu, he mahinga tipu ngawari, he kaha te whakahaere, he tino whakawhanaketanga, he rangahau, a kua mohio ki te tono ahumahi. Ko te hanganga o te karaihe i whakatipuhia e te tikanga PVT auraki o naianei e whakaatuhia ana i te ahua.
Ka taea te whakahaere i nga mara pāmahana axial me te radial ma te whakahaere i nga tikanga whakamaarama wera o waho o te graphite crucible. Ka tuuhia te paura SiC ki raro o te graphite crucible me te teitei ake o te pāmahana, a ko te kirikiri kakano SiC ka mau ki te tihi o te graphite crucible ki te iti ake te pāmahana. Ko te tawhiti i waenga i te paura me te kakano e whakahaeretia ana kia tekau maero ki te kore e pa ki waenga i te karaihe kotahi e tipu ana me te paura. Ko te rōnaki pāmahana i te nuinga o te wā ko te 15-35 ℃/cm. Ka pupurihia he hau mokowhiti o te 50-5000 Pa ki roto i te oumu hei whakanui ake i te hurihanga. I tenei ara, i muri i te whakamahana o te paura SiC ki te 2000-2500 ℃ na roto i te whakamahana induction, ka whakahekehia te paura SiC ka pirau ki roto ki te Si, Si2C, SiC2 me etahi atu waahanga kohuke, ka haria ki te mutunga o te purapura me te whakawhiti hau, me te Ko te tioata SiC ka whakakoi ki runga i te karaihe kakano hei whakatutuki i te tipu o te karaihe kotahi. Ko tona tere tipu angamaheni ko 0.1-2mm / h.
Ko te tukanga PVT e arotahi ana ki te whakahaere i te pāmahana tipu, te rōnaki pāmahana, te mata tipu, te mokowā mata rauemi, me te pehanga tipu, ko te painga ko te ahua o te pakeke o tana tukanga, he ngawari te whakaputa i nga rauemi mata, he iti te utu, engari ko te tipu tipu. o te tikanga PVT he uaua ki te maataki, te tere o te tipu o te karaihe o te 0.2-0.4mm/h, he uaua ki te whakatipu tioata me te matotoru nui (> 50mm). I muri i nga tekau tau o nga mahi tonu, kua tino nui te maakete o naianei mo nga wafers substrate SiC i whakatipuhia e te tikanga PVT, a ko te putanga a-tau o nga angiangi substrate SiC ka tae ki nga rau mano o nga angiangi, ka huri haere tona rahi mai i te 4 inihi ki te 6 inihi, a kua whakawhanakehia 8 inihi o tauira tïpako SiC.
Tuarima, Tikanga whakangao matū matū teitei-mahana
Ko te Whakaaetanga Matū Maama Nui (HTCVD) he tikanga pai ake i runga i te Whakaaetanga Matū Matū (CVD). I whakaarohia te tikanga i te tau 1995 e Kordina et al., Linkoping University, Sweden.
Ko te hoahoa hanganga tipu e whakaatuhia ana i te ahua:
Ka taea te whakahaere i nga mara pāmahana axial me te radial ma te whakahaere i nga tikanga whakamaarama wera o waho o te graphite crucible. Ka tuuhia te paura SiC ki raro o te graphite crucible me te teitei ake o te pāmahana, a ko te kirikiri kakano SiC ka mau ki te tihi o te graphite crucible ki te iti ake te pāmahana. Ko te tawhiti i waenga i te paura me te kakano e whakahaeretia ana kia tekau maero ki te kore e pa ki waenga i te karaihe kotahi e tipu ana me te paura. Ko te rōnaki pāmahana i te nuinga o te wā ko te 15-35 ℃/cm. Ka pupurihia he hau mokowhiti o te 50-5000 Pa ki roto i te oumu hei whakanui ake i te hurihanga. I tenei ara, i muri i te whakamahana o te paura SiC ki te 2000-2500 ℃ na roto i te whakamahana induction, ka whakahekehia te paura SiC ka pirau ki roto ki te Si, Si2C, SiC2 me etahi atu waahanga kohuke, ka haria ki te mutunga o te purapura me te whakawhiti hau, me te Ko te tioata SiC ka whakakoi ki runga i te karaihe kakano hei whakatutuki i te tipu o te karaihe kotahi. Ko tona tere tipu angamaheni ko 0.1-2mm / h.
Ko te tukanga PVT e arotahi ana ki te whakahaere i te pāmahana tipu, te rōnaki pāmahana, te mata tipu, te mokowā mata rauemi, me te pehanga tipu, ko te painga ko te ahua o te pakeke o tana tukanga, he ngawari te whakaputa i nga rauemi mata, he iti te utu, engari ko te tipu tipu. o te tikanga PVT he uaua ki te maataki, te tere o te tipu o te karaihe o te 0.2-0.4mm/h, he uaua ki te whakatipu tioata me te matotoru nui (> 50mm). I muri i nga tekau tau o nga mahi tonu, kua tino nui te maakete o naianei mo nga wafers substrate SiC i whakatipuhia e te tikanga PVT, a ko te putanga a-tau o nga angiangi substrate SiC ka tae ki nga rau mano o nga angiangi, ka huri haere tona rahi mai i te 4 inihi ki te 6 inihi, a kua whakawhanakehia 8 inihi o tauira tïpako SiC.
I te wa e tipuhia ana te karaihe SiC e te tikanga wahanga wai, ka whakaatuhia te pāmahana me te tohatoha o roto i te otinga awhina i te ahua:
Ka kitea he teitei ake te pāmahana e tata ana ki te pakitara para i roto i te otinga awhina, he iti ake te pāmahana i te karaihe kakano. I te wa o te tipu, ka whakaratohia e te graphite crucible he puna C mo te tipu karaihe. Na te mea he tiketike te pāmahana i te pakitara whakararu, he nui te whakarewatanga o C, he tere hoki te reiti rewa, ka rewa te nui o te C ki te pakitara para hei hanga i te otinga kukū o C. Ko enei otinga he nui te nui. o te C kua memeha ka haria ki te taha o raro o nga tioata kakano ma te whakakorikori i roto i te otinga awhina. Na te iti o te pāmahana o te mutunga o te karaihe kakano, ka heke rite te memehatanga o te C e rite ana, a ko te otinga C-makuku taketake ka riro hei otinga supersaturated o C i muri i te whakawhiti ki te pito iti-mahana i raro i tenei ahuatanga. Ko te haunga C i roto i te otinga me te Si i roto i te otinga awhina ka taea te tipu SiC tioata epitaxial ki runga i te karaihe kakano. Ka tohe te wahi poka o C ki waho, ka hoki te otinga ki te pito teitei o te pakitara whakakorikori me te whakakorikori, ka memeha ano a C kia puta he wairewa kukū.
Ka hoki ano te tukanga katoa, ka tipu te kiripiri SiC. I roto i te tukanga o te tipu o te wahanga wai, ko te whakakore me te rerenga o C i roto i te otinga he tohu tino nui o te ahunga whakamua tipu. Kia mau ai te tipu o te karaihe, he mea tika kia mau tonu te taurite i waenga i te whakakorenga o te C ki te pakitara rewa me te ua i te mutunga o te purapura. Mena he nui ake te wehenga o C i te rerenga o C, ka whakarangatirahia te C i roto i te karaihe, ka puta te karihi o te SiC. Mena he iti ake te rerenga o C i te rerenga o C, ka uaua te tipu o te karaihe na te kore o te wairewa.
I te wa ano, ko te kawe o C ma te convection ka pa ki te tuku o C i te wa e tipu ana. Hei tipu i nga kiripiri SiC me te pai o te kounga karaihe me te nui o te matotoru, me whakarite te toenga o nga mea e toru o runga ake nei, ka nui ake te uaua o te tipu o te wahanga wai SiC. Heoi, me te whakapai haere me te whakapai ake o nga ariā me nga hangarau e pa ana, ka tino kitea nga painga o te tipu o te wahanga wai o nga kiripiri SiC.
I tenei wa, ko te tipu o te wahanga wai o nga kiripiri SiC 2-inihi ka taea te whakatutuki i Japan, kei te whakawhanakehia hoki te tipu o te wahanga wai o nga kiripiri 4-inihi. I tenei wa, kaore ano kia kitea he hua pai o nga rangahau a-whare e tika ana, a me whai i nga mahi rangahau e tika ana.
Tuawhitu, Nga ahuatanga o te tinana me te matū o nga tioata SiC
(1) Nga Taonga Miihini: Ko nga tioata SiC he tino pakeke me te pai o te kakahu. Ko tona pakeke Mohs kei waenganui i te 9.2 me te 9.3, ko tona Krit pakeke kei waenganui i te 2900 me te 3100Kg/mm2, he tuarua ana ki nga tioata taimana i waenga i nga taonga kua kitea. Na te pai o nga ahuatanga miihini o te SiC, ka whakamahia te paura SiC i roto i te tapahi, i te ahumahi huri ranei, me te tono a-tau ki te miriona taranata. Ko te paninga aatete mau i runga i etahi mea mahi ka whakamahi ano i te paninga SiC, hei tauira, ko te paninga aatete mau ki etahi kaipuke whawhai he mea tito ki te paninga SiC.
(2) Ngaaahua wera: Ka taea e te kawe wera o SiC te 3-5 W/cm·K, e 3 nga wa o te Semiconductor tuku iho Si me te 8 nga wa o GaAs. Ko te hanga wera o te taputapu kua whakaritea e te SiC ka taea te tere haere, na ko nga whakaritenga o nga tikanga tohanga wera o te taputapu SiC he maamaa, a he pai ake mo te whakarite i nga taputapu hiko-kaha. Kei a SiC nga ahuatanga thermodynamic u. I raro i nga tikanga pehanga noa, ka tihorea te SiC ki te kohu kei roto a Si me C i runga ake.
(3) Nga taonga matū: He pai nga ahuatanga matū a SiC, he pai te aukati i te waikura, a kaore e tauhohe ki tetahi waikawa e mohiotia ana i te pāmahana rūma. Ko te SiC ka tuu ki te hau mo te wa roa ka ata hanga he papa angiangi o te SiO2 kiato, hei aukati i nga tauhohenga waiora. Ka piki ake te pāmahana ki te neke atu i te 1700 ℃, ka rewa te paparanga angiangi o SiO2, ka tere te oxidizes. Ka taea e SiC te tauhohenga o te waikura puhoi me nga waikura rewa, nga turanga ranei, a ko te nuinga o nga wa ka waikurahia nga angiangi SiC i roto i te KOH me te Na2O2 whakarewa hei tohu i te wehenga i roto i nga tioata SiC.
(4) Nga taonga hiko: Ko te SiC hei tohu mo nga semiconductors whanui bandgap, 6H-SiC, me te 4H-SiC bandgap whanui he 3.0 eV me te 3.2 eV, e 3 nga wa o te Si me te 2 nga wa o GaAs. Ko nga taputapu Semiconductor i hangaia mai i te SiC he iti ake te rerenga rerenga me nga papa hiko pakaru nui, na reira ka kiia ko SiC he rauemi pai mo nga taputapu hiko teitei. Ko te neke irahiko kukū o SiC he 2 nga wa teitei ake i tera o Si, a he tino painga ano ki te whakarite i nga taputapu auau-nui. Ko nga tioata SiC momo-P ranei, ko nga kiripiri SiC momo-N ka taea te tiki ma te doping i nga ngota poke i roto i nga tioata. I tenei wa, ko nga kiripiri P-momo SiC te nuinga e doped e Al, B, Be, O, Ga, Sc, me etahi atu ngota, me nga tioata N-momo sic te nuinga o te doped e N ngota. Ko te rereketanga o te kukū doping me te momo ka whai paanga nui ki nga ahuatanga o te tinana me te matū o SiC. I te wa ano, ka taea te whao i te kaikawe kore utu e te doping taumata-hohonu penei i te V, ka taea te whakanui ake i te parenga, ka taea te whiwhi te karaihe SiC semi-insulating.
(5) Nga ahuatanga orotika: Na te whanui o te aputa roopu, he kore tae, he marama hoki te karaehe SiC kua whakakorehia. Ko nga tioata SiC doped e whakaatu ana i nga tae rereke na o raatau ahuatanga rereke, hei tauira, ko te 6H-SiC he matomato i muri i te doping N; He parauri te 4H-SiC. He kowhai te 15R-SiC. Ko te Doped with Al, 4H-SiC te ahua kahurangi. He tikanga mohio ki te wehewehe i te momo karaihe SiC ma te mataki i te rereketanga o te tae. Na te rangahau tonu mo nga mara e pa ana ki te SiC i roto i nga tau 20 kua pahure ake nei, kua puta nga waahanga nui i roto i nga hangarau e pa ana.
Tuawaru, Whakataki i te mana whanaketanga SiC
I tenei wa, kua tino pai te ahumahi SiC, mai i nga angiangi taputapu,aepitaxialangiangiki te hanga taputapu, me te kapi, kua pakeke te mekameka ahumahi katoa, ka taea e ia te tuku hua e pa ana ki te SiC ki te maakete.
He kaihautu a Cree i roto i te ahumahi tipu tioata SiC me te tuunga rangatira i roto i te rahi me te kounga o nga angiangi taputapu SiC. Kei te whakaputa a Cree i tenei wa 300,000 SiC maramara tïpako ia tau, neke atu i te 80% o nga tukunga o te ao.
I te marama o Hepetema 2019, i kii a Cree ka hanga he whare hou ki New York State, USA, ka whakamahi i te hangarau tino matatau ki te whakatipu i te mana 200 mm te diameter me te angiangi RF SiC substrate, e tohu ana he 200 mm SiC te hangarau whakarite rauemi. kia pakeke ake.
I tenei wa, ko nga hua auraki o nga maramara tïpako SiC i runga i te maakete ko te nuinga o te 4H-SiC me te 6H-SiC nga momo kawe me te ahua-a-waiwai o te 2-6 inihi.
I te marama o Oketopa 2015, ko Cree te tuatahi ki te whakarewa i te 200 mm SiC substrate wafers mo te momo-N me te LED, e tohu ana i te timatanga o te 8-inihi SiC substrate wafers i runga i te maakete.
I te tau 2016, i timata a Romm ki te tautoko i te roopu Venturi, a ko ia te tuatahi ki te whakamahi i te huinga IGBT + SiC SBD i roto i te motuka hei whakakapi i te otinga IGBT + Si FRD i roto i te inverter 200 kW tuku iho. I muri i te whakapai ake, ka whakahekehia te taumaha o te inverter e 2 kg, ka heke te rahi ki te 19% i te wa e mau tonu ana te mana.
I roto i te 2017, i muri i te tangohanga atu o SiC MOS + SiC SBD, ehara i te mea ko te taumaha anake te whakaheke i te 6 kg, engari i whakahekehia te rahi e 43%, ka piki ake ano te mana inverter mai i te 200 kW ki te 220 kW.
Whai muri i te tango a Tesla i nga taputapu SIC i roto i nga kaitahuri puku matua o ana hua Tauira 3 i te tau 2018, ka tere te kaha o te whakaaturanga whakaatu, na te maakete miihini xEV i tere hei puna hihiko mo te maakete SiC. Na te angitu o te tono a SiC, kua piki tere te uara whakaputanga maakete e pa ana.
Tuaiwa, Whakamutunga:
Na te whakapai tonu o nga hangarau ahumahi e pa ana ki te SiC, ka pai ake te hua me te pono, ka heke ano te utu o nga taputapu SiC, ka tino kitea te whakataetae maakete o SiC. I nga wa kei te heke mai, ka kaha ake te whakamahi i nga taputapu SiC ki nga momo waahi penei i te motuka, te whakawhitiwhiti korero, te hiko hiko, me te kawe waka, ka whanui ake te maakete hua, ka nui ake te rahi o te maakete, ka noho hei tautoko nui mo te motu. ōhanga.
Te wa tuku: Hanuere-25-2024