tuawha, Tikanga whakawhiti kohu tinana
Ko te tikanga kawe kohu-a-tinana (PVT) i ahu mai i te hangarau whakakoi i te wahanga kohu i hangaia e Lely i te tau 1955. Ka tuu te paura SiC ki roto i te ngongo kauwhata ka whakamahana ki te teitei o te wera ki te pirau me te whakaheke i te paura SiC, katahi ka whakamataohia te ngongo graphite.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 nui, a he uaua ki te whakahaere i te tukanga waipara i roto i te ngongo kauwhata, ka tuku 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 ahua o te 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 tioata 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 whanaketanga me te 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 me te iti ake o 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 whakakoiatahia ki runga i te karaihe kakano hei whakatutuki i te tipu 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 o te tipu, te mokowā mata o te mata me te pehanga tipu, ko te painga ko te ahua o te pakeke o tana tukanga, he ngawari nga rauemi mata ki te whakaputa, he iti te utu, engari ko te tipu o te tipu. Ko 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, ko te maakete o naianei mo nga wafers substrate SiC i whakatipuhia e te tikanga PVT kua tino nui, a ko te whakaputanga 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 e 8 inihi o nga tauira tïpako SiC.
Tuarima,Tikanga whakangao matū matū teitei teitei
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 me te iti ake o 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 whakakoiatahia ki runga i te karaihe kakano hei whakatutuki i te tipu 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 o te tipu, te mokowā mata o te mata me te pehanga tipu, ko te painga ko te ahua o te pakeke o tana tukanga, he ngawari nga rauemi mata ki te whakaputa, he iti te utu, engari ko te tipu o te tipu. Ko 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, ko te maakete o naianei mo nga wafers substrate SiC i whakatipuhia e te tikanga PVT kua tino nui, a ko te whakaputanga 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 e 8 inihi o nga tauira tïpako SiC.
Tuarima,Tikanga whakangao matū matū teitei teitei
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:
I te wa e tipuhia ana te karaihe SiC ma te tikanga wahanga wai, ka whakaatuhia te pāmahana me te toha o roto o 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 hoatu e te graphite crucible he puna C mo te tipu tioata.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 mutunga pāmahana iti i raro i tenei ahuatanga.Ko te C suprataturated i roto i te otinga me te Si i roto i te otinga awhina ka taea te tipu SiC tioata epitaxial ki te karaihe purapura.Ka tohe te wahanga o te C ki waho, ka hoki ano te wairewa 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, Ko 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 noa iho ki nga tioata taimana i roto 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-atete ki etahi mea mahi ka whakamahi ano i te paninga SiC, hei tauira, ko te paninga aatete mau i runga i etahi kaipuke whawhai he paninga SiC.
(2) Ngaaahua wera: Ka taea e te kawe waiariki 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 teitei.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 te SiC te tauhohenga puhoi ki te waiora me nga turanga, 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 whanui bandgap 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 Semi-conductor i hangaia mai i te SiC he iti ake te rere o te naianei me te nui o te waahi hiko pakaru, 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 kiripiri N-momo sic te nuinga e 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 werohia 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 hipa, kua puta nga huanga nui i roto i nga hangarau e pa ana.
Tuawaru,Te whakauru i te mana whanaketanga SiC
I tenei wa, kua tino pai te ahumahi SiC, mai i nga wafers substrate, wafers epitaxial ki te hanga taputapu, kikii, kua pakeke te mekameka ahumahi katoa, a ka taea e ia te tuku hua e pa ana ki te SiC ki te maakete.
He rangatira a Cree i roto i te ahumahi tipu tioata SiC me te turanga 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 tïpako, e tohu ana ko tana hangarau 200 mm SiC tïpako te 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 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 ki 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 ka heke noa te taumaha i te 6 kg, ka heke te rahi ki te 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 reira ka tere te maakete miihini xEV 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