SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକ୍ ବ୍ୟବହାରର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି |CVD-SiC ବଲ୍କ |ସବ୍ଲିମେସନ୍ ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ ଉତ୍ସ |
ପୁନ yc ବ୍ୟବହାର ବ୍ୟବହାର କରି |CVD-SiC ବ୍ଲକଗୁଡିକ |SiC ଉତ୍ସ ଭାବରେ, SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ PVT ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ 1.46 mm / h ହାରରେ ସଫଳତାର ସହିତ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲା | ବର୍ଦ୍ଧିତ ସ୍ଫଟିକର ମାଇକ୍ରୋପାଇପ୍ ଏବଂ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଘନତା ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ ଉଚ୍ଚ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ସତ୍ତ୍ the େ ସ୍ଫଟିକ୍ ଗୁଣ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଅଟେ |
ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ (SiC)ଉଚ୍ଚ ଭୋଲଟେଜ୍, ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସିରେ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଗୁଣ ସହିତ ଏକ ପ୍ରଶସ୍ତ ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର | ବିଶେଷ କରି ପାୱାର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏହାର ଚାହିଦା ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଛି | ପାୱାର୍ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ, SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା SiC ଉତ୍ସକୁ 2100-2500 ° C ରେ ସବ୍ଲିମିଟ୍ କରି ବ grown ଼ିଥାଏ, ତା’ପରେ ଭ physical ତିକ ବାଷ୍ପ ପରିବହନ (PVT) ପ୍ରଣାଳୀ ବ୍ୟବହାର କରି ଏକ ବିହନ ସ୍ଫଟିକରେ ପୁନ ry ସ୍ଥାପନ କରି ତା’ପରେ ୱାଫର୍ ଉପରେ ଏକକ ସ୍ଫଟିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପାଇବା ପାଇଁ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କରାଯାଏ | । ପାରମ୍ପାରିକ ଭାବରେ,SiC ସ୍ଫଟିକ୍ |ସ୍ଫଟିକତାକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା ପାଇଁ PVT ପଦ୍ଧତିକୁ 0.3 ରୁ 0.8 mm / h ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାରରେ ବ are ଼ାଯାଏ, ଯାହା ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ରୟୋଗରେ ବ୍ୟବହୃତ ଅନ୍ୟ ଏକକ ସ୍ଫଟିକ ସାମଗ୍ରୀ ତୁଳନାରେ ଅପେକ୍ଷାକୃତ ଧୀର ଅଟେ | ଯେତେବେଳେ PVT ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ଉଚ୍ଚ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାରରେ SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ ବ are ଼େ, କାର୍ବନ ଅନ୍ତର୍ଭୂକ୍ତ, ଗୁଣାତ୍ମକ ଶୁଦ୍ଧତା, ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି, ଶସ୍ୟ ସୀମା ଗଠନ, ଏବଂ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଏବଂ ପୋରୋସିଟି ତ୍ରୁଟି ସହିତ ଗୁଣାତ୍ମକ ଅବକ୍ଷୟକୁ ଏଡ଼ାଇ ଦିଆଯାଇନଥାଏ | ତେଣୁ, SiC ର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ବିକଶିତ ହୋଇନାହିଁ, ଏବଂ SiC ର ଧୀର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡିକର ଉତ୍ପାଦନରେ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ |
ଅନ୍ୟପକ୍ଷରେ, SiC ର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ବିଷୟରେ ସମ୍ପ୍ରତି ରିପୋର୍ଟଗୁଡିକ PVT ପଦ୍ଧତି ପରିବର୍ତ୍ତେ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା (HTCVD) ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରୁଛି | HTCVD ପଦ୍ଧତି ରିଆକ୍ଟରରେ SiC ଉତ୍ସ ଭାବରେ Si ଏବଂ C ଧାରଣ କରିଥିବା ଏକ ବାଷ୍ପ ବ୍ୟବହାର କରେ | SiC ର ବୃହତ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ HTCVD ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇନାହିଁ ଏବଂ ବ୍ୟବସାୟିକରଣ ପାଇଁ ଅଧିକ ଅନୁସନ୍ଧାନ ଏବଂ ବିକାଶ ଆବଶ୍ୟକ କରେ | କ Interest ତୁହଳର ବିଷୟ, ∼3 mm / h ର ଉଚ୍ଚ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାରରେ ମଧ୍ୟ, SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ HTCVD ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ଭଲ ସ୍ଫଟିକ୍ ଗୁଣ ସହିତ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇପାରିବ | ଏହି ସମୟରେ, କଠିନ ପରିବେଶରେ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ SiC ଉପାଦାନଗୁଡିକ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଛି ଯାହା ଅତ୍ୟଧିକ ଉଚ୍ଚ ଶୁଦ୍ଧତା ପ୍ରକ୍ରିୟା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଆବଶ୍ୟକ କରେ | ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ, ∼99.9999% (∼6N) ଶୁଦ୍ଧତା SiC ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ସାଧାରଣତ met ମିଥାଇଲଟ୍ରିଚ୍ଲୋରୋସିଲାନ (CH3Cl3Si, MTS) ରୁ CVD ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦ୍ୱାରା ପ୍ରସ୍ତୁତ ହୋଇଥାଏ | ତଥାପି, CVD-SiC ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ଉଚ୍ଚ ଶୁଦ୍ଧତା ସତ୍ତ୍ୱେ, ବ୍ୟବହାର ପରେ ସେମାନଙ୍କୁ ପରିତ୍ୟାଗ କରାଯାଇଛି | ସମ୍ପ୍ରତି, ବର୍ଜିତ CVD-SiC ଉପାଦାନଗୁଡିକ ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ SiC ଉତ୍ସ ଭାବରେ ବିବେଚନା କରାଯାଇଛି, ଯଦିଓ ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଉତ୍ସର ଉଚ୍ଚ ଚାହିଦା ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ ଚୂର୍ଣ୍ଣ ଏବଂ ଶୁଦ୍ଧତା ସହିତ କିଛି ପୁନରୁଦ୍ଧାର ପ୍ରକ୍ରିୟା ଆବଶ୍ୟକ | ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ, ଆମେ ବର୍ଜିତ CVD-SiC ବ୍ଲକଗୁଡିକୁ SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକର ଉତ୍ସ ପାଇଁ ଉତ୍ସ ଭାବରେ ପୁନ y ବ୍ୟବହାର କରିବାକୁ ବ୍ୟବହାର କରିଥିଲୁ | ଏକକ ସ୍ଫଟିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ CVD-SiC ବ୍ଲକଗୁଡିକ ଆକାର-ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ଚୂର୍ଣ୍ଣ ବ୍ଲକ୍ ଭାବରେ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରାଯାଇଥିଲା, ସାଧାରଣତ P PVT ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ବ୍ୟବହୃତ ବାଣିଜ୍ୟିକ SiC ପାଉଡର ତୁଳନାରେ ଆକାର ଏବଂ ଆକାରରେ ଭିନ୍ନ ଥିଲା, ତେଣୁ SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧିର ଆଚରଣ ଯଥେଷ୍ଟ ହେବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଥିଲା | ଭିନ୍ନ SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପରୀକ୍ଷଣ କରିବା ପୂର୍ବରୁ, ଉଚ୍ଚ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ କମ୍ପ୍ୟୁଟର ଅନୁକରଣ କରାଯାଇଥିଲା ଏବଂ ଏକକ ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ତାପଜ ଜୋନ୍ ସେହି ଅନୁଯାୟୀ ବିନ୍ୟାସ କରାଯାଇଥିଲା | ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପରେ, ବର୍ଦ୍ଧିତ ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ କ୍ରସ୍-ସେକ୍ସନାଲ୍ ଟମୋଗ୍ରାଫି, ମାଇକ୍ରୋ-ରମଣ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରସ୍କୋପି, ହାଇ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ଏକ୍ସ-ରେ ବିଚ୍ଛେଦ ଏବଂ ସିଙ୍କ୍ରୋଟ୍ରନ୍ ଧଳା ବିମ୍ ଏକ୍ସ-ରେ ଟପୋଗ୍ରାଫି ଦ୍ୱାରା ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରାଯାଇଥିଲା |
ଚିତ୍ର 1 ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକର PVT ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ CVD-SiC ଉତ୍ସକୁ ଦର୍ଶାଏ | ଉପସ୍ଥାପନାରେ ବର୍ଣ୍ଣନା କରାଯାଇଥିବା ପରି, CVD-SiC ଉପାଦାନଗୁଡିକ CTS ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦ୍ୱାରା MTS ରୁ ସିନ୍ଥାଇଜ୍ ହୋଇଥିଲା ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ମାଧ୍ୟମରେ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ବ୍ୟବହାର ପାଇଁ ଆକୃତି କରାଯାଇଥିଲା | ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ କଣ୍ଡକ୍ଟିଭିଟି ହାସଲ କରିବାକୁ CVD ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ N କୁ ଡୋପ୍ କରାଯାଇଥିଲା | ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ବ୍ୟବହାର ପରେ, ଚିତ୍ର 1 ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି ସ୍ଫଟିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଉତ୍ସ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରିବାକୁ CVD-SiC ଉପାଦାନଗୁଡିକ ଚୂର୍ଣ୍ଣ କରାଯାଇଥିଲା | CVD-SiC ଉତ୍ସ ହାରାହାରି ଘନତା ∼0.5 ମିଲିମିଟର ଏବଂ ହାରାହାରି କଣିକା ଆକାର ବିଶିଷ୍ଟ ପ୍ଲେଟ୍ ଭାବରେ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରାଯାଇଥିଲା | 49.75 ମିମି
ଚିତ୍ର 1: MTS- ଆଧାରିତ CVD ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦ୍ୱାରା ପ୍ରସ୍ତୁତ CVD-SiC ଉତ୍ସ |
ଚିତ୍ର 1 ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା CVD-SiC ଉତ୍ସକୁ ବ୍ୟବହାର କରି, SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ PVT ପଦ୍ଧତି ଦ୍ ind ାରା ଏକ ଇନଡକ୍ସନ୍ ଗରମ ଚୁଲିରେ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇଥିଲା | ଥର୍ମାଲ୍ ଜୋନ୍ରେ ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନକୁ ଆକଳନ କରିବାକୁ, ବାଣିଜ୍ୟିକ ସିମୁଲେସନ୍ କୋଡ୍ VR-PVT 8.2 (STR, ରିପବ୍ଲିକ୍ ଅଫ୍ ସର୍ବିଆ) ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା | ଥର୍ମାଲ୍ ଜୋନ୍ ସହିତ ଥିବା ରିଆକ୍ଟରକୁ 2D ଆକ୍ସିମେଟ୍ରିକ୍ ମଡେଲ୍ ଭାବରେ ମଡେଲ କରାଯାଇଥିଲା, ଚିତ୍ର 2 ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି ଏହାର ଜାଲ୍ ମଡେଲ୍ ସହିତ | ଅନୁକରଣରେ ବ୍ୟବହୃତ ସମସ୍ତ ସାମଗ୍ରୀ ଚିତ୍ର 2 ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି, ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ଗୁଣଗୁଡିକ ସାରଣୀ 1 ରେ ତାଲିକାଭୁକ୍ତ ହୋଇଛି | ସିମୁଲେସନ ଫଳାଫଳକୁ ଆଧାର କରି, ଆର୍ ବାୟୁମଣ୍ଡଳରେ 2250–2350 ° C ତାପମାତ୍ରାରେ PVT ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇଥିଲା | 35 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ 35 ଟୋର | SiC ବିହନ ଭାବରେ ଏକ 4 ° ଅଫ୍ ଅକ୍ଷ 4H-SiC ୱେଫର୍ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା | ମାଇକ୍ରୋ-ରମଣ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରସ୍କୋପି (ୱାଇଟେକ୍, UHTS 300, ଜର୍ମାନୀ) ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ବିଭେଦନ XRD (HRXRD, X'Pert-PROMED, PANalytical, ନେଦରଲ୍ୟାଣ୍ଡ) ଦ୍ୱାରା ବୃଦ୍ଧି ହୋଇଥିବା ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରାଯାଇଥିଲା | ବ Si ୁଥିବା SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକରେ ଥିବା ଅପରିଷ୍କାର ଏକାଗ୍ରତାକୁ ଗତିଶୀଳ ଦ୍ secondary ିତୀୟ ଆୟନ ମାସ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋମେଟ୍ରି (SIMS, କାମେକା IMS-6f, ଫ୍ରାନ୍ସ) ବ୍ୟବହାର କରି ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରାଯାଇଥିଲା | ପୋହଙ୍ଗ ଆଲୋକ ଉତ୍ସରେ ସିଙ୍କ୍ରୋଟ୍ରନ୍ ଧଳା ବିମ୍ ଏକ୍ସ-ରେ ଟପୋଗ୍ରାଫି ବ୍ୟବହାର କରି ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକର ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଘନତାକୁ ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରାଯାଇଥିଲା |
ଚିତ୍ର :: ଏକ ଇନଡକ୍ସନ୍ ଗରମ ଚୁଲିରେ PVT ଅଭିବୃଦ୍ଧିର ଥର୍ମାଲ୍ ଜୋନ୍ ଚିତ୍ର ଏବଂ ଜାଲ୍ ମଡେଲ୍ |
ଯେହେତୁ HTCVD ଏବଂ PVT ପଦ୍ଧତିଗୁଡିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସାମ୍ନାରେ ଗ୍ୟାସ୍-କଠିନ ଚରଣ ସନ୍ତୁଳନରେ ସ୍ଫଟିକ୍ ବ grow ାଏ, HTCVD ପଦ୍ଧତି ଦ୍ Si ାରା SiC ର ସଫଳ ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ PVT ପଦ୍ଧତି ଦ୍ Si ାରା SiC ର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧିର ଆହ୍ .ାନ ସୃଷ୍ଟି କଲା | HTCVD ପଦ୍ଧତି ଏକ ଗ୍ୟାସ ଉତ୍ସ ବ୍ୟବହାର କରେ ଯାହା ସହଜରେ ପ୍ରବାହ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୋଇଥାଏ, ଯେତେବେଳେ PVT ପଦ୍ଧତି ଏକ ଦୃ solid ଉତ୍ସ ବ୍ୟବହାର କରେ ଯାହା ପ୍ରବାହକୁ ସିଧାସଳଖ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରେ ନାହିଁ | PVT ପଦ୍ଧତିରେ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସାମ୍ନାରେ ପ୍ରଦାନ କରାଯାଇଥିବା ପ୍ରବାହ ହାର ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ମାଧ୍ୟମରେ କଠିନ ଉତ୍ସର ସବଲିମିସନ୍ ହାର ଦ୍ୱାରା ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୋଇପାରିବ, କିନ୍ତୁ ବ୍ୟବହାରିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରଣାଳୀରେ ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନର ସଠିକ୍ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ହାସଲ କରିବା ସହଜ ନୁହେଁ |
PVT ରିଆକ୍ଟରରେ ଉତ୍ସର ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି କରି, ଉତ୍ସର ସବଲିମିସନ୍ ହାର ବ by ାଇ SiC ର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇପାରିବ | ସ୍ଥିର ସ୍ଫଟିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାସଲ କରିବାକୁ, ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସାମ୍ନାରେ ତାପମାତ୍ରା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ | ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲ୍ ଗଠନ ନକରି ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ବୃଦ୍ଧି କରିବାକୁ, ଏକ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସାମ୍ନାରେ ହାସଲ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ, ଯେପରି HTCVD ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ SiC ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଦ୍ୱାରା ଦର୍ଶାଯାଇଛି | କ୍ୟାପ୍ ପଛପଟକୁ ପର୍ଯ୍ୟାପ୍ତ ଭୂଲମ୍ heat ଉତ୍ତାପ ଚାଳନା ତାପଜ ବିକିରଣ ଦ୍ growth ାରା ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପୃଷ୍ଠରେ ସଂଗୃହିତ ଉତ୍ତାପକୁ ବୃଦ୍ଧି ପୃଷ୍ଠକୁ ବିସ୍ତାର କରିବା ଉଚିତ, ଯାହା ଅତ୍ୟଧିକ ପୃଷ୍ଠ, ଅର୍ଥାତ୍ ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧିକୁ ନେଇଥାଏ |
PVT ପଦ୍ଧତିରେ ଉଭୟ ଜନ ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣ ଏବଂ ପୁନ ry ସ୍ଥାପନ ପ୍ରକ୍ରିୟା HTCVD ପଦ୍ଧତି ସହିତ ସମାନ, ଯଦିଓ ସେମାନେ SiC ଉତ୍ସରେ ଭିନ୍ନ ଅଟନ୍ତି | ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି ଯେ SiC ଉତ୍ସର ସବଲିମିସନ୍ ହାର ଯଥେଷ୍ଟ ଅଧିକ ହେଲେ SiC ର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ମଧ୍ୟ ହାସଲ ଯୋଗ୍ୟ | ତଥାପି, PVT ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ ଉଚ୍ଚ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଅବସ୍ଥାରେ ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣାତ୍ମକ SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଅନେକ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ଅଛି | ବାଣିଜ୍ୟିକ ପାଉଡରରେ ସାଧାରଣତ small ଛୋଟ ଏବଂ ବଡ଼ କଣିକାର ମିଶ୍ରଣ ରହିଥାଏ | ଭୂପୃଷ୍ଠ ଶକ୍ତି ପାର୍ଥକ୍ୟ ହେତୁ, ଛୋଟ କଣିକାର ଅପେକ୍ଷାକୃତ ଅଧିକ ଅପରିଷ୍କାର ଏକାଗ୍ରତା ରହିଥାଏ ଏବଂ ବଡ଼ କଣିକା ପୂର୍ବରୁ ସବ୍ଲିମିଟ୍ ହୋଇଥାଏ, ଯାହା ସ୍ଫଟିକର ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ ଉଚ୍ଚ ଅପରିଷ୍କାର ଏକାଗ୍ରତାକୁ ନେଇଥାଏ | ଅତିରିକ୍ତ ଭାବରେ, ଯେହେତୁ କଠିନ SiC ବାଷ୍ପ ପ୍ରଜାତିରେ C ଏବଂ Si, SiC2 ଏବଂ Si2C ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ କ୍ଷୟ ହୁଏ, PVC ପଦ୍ଧତିରେ SiC ଉତ୍ସ ସବ୍ଲିମିଟ୍ ହେଲେ କଠିନ C ଅବଶ୍ୟ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ | ଯଦି ଗଠିତ କଠିନ C ଛୋଟ ଏବଂ ହାଲୁକା, ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଅବସ୍ଥାରେ, ଛୋଟ C କଣିକା, ଯାହାକୁ “C ଧୂଳି” କୁହାଯାଏ, ଦୃ strong ଜନ ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣ ଦ୍ the ାରା ସ୍ଫଟିକ୍ ପୃଷ୍ଠକୁ ପରିବହନ କରାଯାଇପାରେ, ଫଳସ୍ୱରୂପ ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକରେ ଅନ୍ତର୍ଭୂକ୍ତ ହୁଏ | ତେଣୁ, ଧାତୁ ଅପରିଷ୍କାରତା ଏବଂ C ଧୂଳି ହ୍ରାସ କରିବାକୁ, SiC ଉତ୍ସର କଣିକା ଆକାର ସାଧାରଣତ 200 200 μm ରୁ କମ୍ ବ୍ୟାସକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହେବା ଉଚିତ ଏବଂ ଧିରେ ଧିରେ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ବଜାୟ ରଖିବା ଏବଂ ଭାସମାନକୁ ବାଦ ଦେବା ପାଇଁ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ∼0.4 mm / h ରୁ ଅଧିକ ହେବା ଉଚିତ୍ ନୁହେଁ | C ଧୂଳି ଧାତୁ ଅପରିଷ୍କାରତା ଏବଂ C ଧୂଳି ବ grown ଼ିଥିବା SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକର ଅବକ୍ଷୟ ଘଟାଇଥାଏ, ଯାହା PVT ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ SiC ର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧିରେ ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ |
ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ, ଛୋଟ କଣିକା ବିନା ଚୂର୍ଣ୍ଣ ହୋଇଥିବା CVD-SiC ଉତ୍ସଗୁଡିକ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଥିଲା, ଦୃ strong ଜନ ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣରେ ଭାସମାନ C ଧୂଳି ଦୂର କରିଦେଲା | ଏହିପରି, ଦ୍ରୁତ SiC ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ମଲ୍ଟିଫାଇଜିକ୍ସ ସିମୁଲେସନ୍-ଆଧାରିତ PVT ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ଥର୍ମାଲ୍ ଜୋନ୍ ସଂରଚନାକୁ ପରିକଳ୍ପନା କରାଯାଇଥିଲା, ଏବଂ ଅନୁକରଣ କରାଯାଇଥିବା ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନ ଏବଂ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ଚିତ୍ର 3a ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି |
ଚିତ୍ର :: (କ) ସୀମିତ ଉପାଦାନ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଦ୍ obtained ାରା ପ୍ରାପ୍ତ PVT ରିଆକ୍ଟରର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସାମ୍ନାରେ ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନ ଏବଂ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍, ଏବଂ (ଖ) ଅକ୍ଷିମେଟ୍ରିକ୍ ରେଖା ସହିତ ଭୂଲମ୍ବ ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନ |
1 ° C / mm ରୁ କମ୍ ଛୋଟ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ଅଧୀନରେ 0.3 ରୁ 0.8 mm / h ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାରରେ SiC ସ୍ଫଟିକ୍ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ସାଧାରଣ ଥର୍ମାଲ୍ ଜୋନ୍ ସେଟିଙ୍ଗ୍ ତୁଳନାରେ, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ଥର୍ମାଲ୍ ଜୋନ୍ ସେଟିଙ୍ଗ୍ ଅପେକ୍ଷାକୃତ ବଡ଼ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ଥାଏ | 82268 ° C ର ତାପମାତ୍ରାରେ 3.8 ° C / mm ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ମୂଲ୍ୟ HTCVD ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି 2.4 mm / h ହାରରେ SiC ର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସହିତ ତୁଳନାତ୍ମକ, ଯେଉଁଠାରେ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ∼14 ° C / mm ସେଟ୍ ହୋଇଛି | ଚିତ୍ର 3b ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ଭୂଲମ୍ବ ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନରୁ, ଆମେ ନିଶ୍ଚିତ କରିଛୁ ଯେ ସାହିତ୍ୟରେ ବର୍ଣ୍ଣନା କରାଯାଇଥିବା ପରି କ growth ଣସି ଓଲଟା ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ ଯାହା ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରିବ ନାହିଁ |
PVT ସିଷ୍ଟମ ବ୍ୟବହାର କରି, ସିସି ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକ CVD-SiC ଉତ୍ସରୁ 4 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇଥିଲା, ଚିତ୍ର 2 ଏବଂ 3 ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି, ବୃଦ୍ଧି ହୋଇଥିବା SiC ରୁ ଏକ ପ୍ରତିନିଧୀ SiC ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଚିତ୍ର 4a ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି | ଚିତ୍ର 4a ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା SiC ସ୍ଫଟିକର ଘନତା ଏବଂ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ଯଥାକ୍ରମେ 5.84 ମିଲିମିଟର ଏବଂ 1.46 ମିଲିମିଟର / ଘଣ୍ଟା ଅଟେ | ଚିତ୍ର 4a ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ବ Si ଼ିଥିବା SiC ସ୍ଫଟିକର ଗୁଣବତ୍ତା, ପଲିଟାଇପ୍, ମର୍ଫୋଲୋଜି ଏବଂ ଶୁଦ୍ଧତା ଉପରେ SiC ଉତ୍ସର ପ୍ରଭାବ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା, ଚିତ୍ର 4b-e ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି | ଚିତ୍ର 4b ରେ କ୍ରସ୍-ବିଭାଗୀୟ ଟମୋଗ୍ରାଫି ପ୍ରତିଛବି ଦର୍ଶାଏ ଯେ ସବୋପିଟିମାଲ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଅବସ୍ଥା ହେତୁ ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି କନଭକ୍ସ ଆକୃତିର ଥିଲା | ଅବଶ୍ୟ, ଚିତ୍ର 4c ରେ ଥିବା ମାଇକ୍ରୋ-ରମଣ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରସ୍କୋପି କ any ଣସି ପଲିଟାଇପ୍ ଅନ୍ତର୍ଭୂକ୍ତ ନକରି 4H-SiC ର ଏକକ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଭାବରେ ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକକୁ ଚିହ୍ନଟ କଲା | ଏକ୍ସ-ରେ ରୋକିଂ ବକ୍ର ବିଶ୍ଳେଷଣରୁ ମିଳିଥିବା (0004) ଶିଖର FWHM ମୂଲ୍ୟ 18.9 ଆର୍କସେକଣ୍ଡ ଥିଲା, ଯାହା ମଧ୍ୟ ଭଲ କ୍ରିଷ୍ଟାଲ ଗୁଣବତ୍ତା ସୁନିଶ୍ଚିତ କରେ |
ଚିତ୍ର: ଇ) ଏକ୍ସ-ରେ ଟପୋଗ୍ରାଫି |
ଚିତ୍ର 4e ଧଳା ବିମ୍ ଏକ୍ସ-ରେ ଟପୋଗ୍ରାଫି ଦେଖାଏ ଯାହା ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକର ପଲିସ୍ ୱେଫର୍ରେ ସ୍କ୍ରାଚ୍ ଏବଂ ଥ୍ରେଡିଂ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଚିହ୍ନଟ କରେ | ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକର ସ୍ଥାନାନ୍ତରର ଘନତା ∼3000 ea / cm² ମାପ କରାଯାଇଥିଲା, ବିହନ ସ୍ଫଟିକର ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଘନତାଠାରୁ ସାମାନ୍ୟ ଅଧିକ, ଯାହା ∼2000 ea / cm² ଥିଲା | ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକକୁ ବ୍ୟବସାୟିକ ୱାଫରଗୁଡିକର ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣ ସହିତ ତୁଳନାତ୍ମକ ଭାବରେ କମ୍ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଘନତା ଥିବା ନିଶ୍ଚିତ କରାଯାଇଥିଲା | କ Interest ତୁହଳର ବିଷୟ, ଏକ ବୃହତ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ ଅଧୀନରେ ଏକ ଚୂର୍ଣ୍ଣ CVD-SiC ଉତ୍ସ ସହିତ PVT ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାସଲ ହେଲା | ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକରେ B, Al, ଏବଂ N ର ଏକାଗ୍ରତା ଯଥାକ୍ରମେ 2.18 × 10¹⁶, 7.61 × 10¹⁵, ଏବଂ 1.98 × 10¹⁹ ପରମାଣୁ / cm³ ଥିଲା | ବ grown ଼ିଥିବା ସ୍ଫଟିକରେ P ର ଏକାଗ୍ରତା ଚିହ୍ନଟ ସୀମା (<1.0 × 10¹⁴ ପରମାଣୁ / cm³) ତଳେ ଥିଲା | ଚାର୍ଜ ବାହକମାନଙ୍କ ପାଇଁ ଅପରିଷ୍କାର ଏକାଗ୍ରତା ଯଥେଷ୍ଟ କମ୍ ଥିଲା, N ବ୍ୟତୀତ, ଯାହା CVD ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଉଦ୍ଦେଶ୍ୟମୂଳକ ଭାବରେ ଡୋପ୍ କରାଯାଇଥିଲା |
ଯଦିଓ ବାଣିଜ୍ୟିକ ଉତ୍ପାଦକୁ ବିଚାରକୁ ନେଇ ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି କ୍ଷୁଦ୍ର ଥିଲା, PVT ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ CVD-SiC ଉତ୍ସ ବ୍ୟବହାର କରି ଭଲ ସ୍ଫଟିକ୍ ଗୁଣ ସହିତ ଦ୍ରୁତ SiC ଅଭିବୃଦ୍ଧିର ସଫଳ ପ୍ରଦର୍ଶନ ଏହାର ମହତ୍ impl ପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରଭାବ ପକାଇଥାଏ | ଯେହେତୁ CVD-SiC ଉତ୍ସଗୁଡିକ, ସେମାନଙ୍କର ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଗୁଣ ସତ୍ତ୍ disc େ, ବର୍ଜିତ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡିକର ପୁନ yc ବ୍ୟବହାର ଦ୍ୱାରା ବ୍ୟୟ-ପ୍ରତିଯୋଗୀ, ତେଣୁ ଆମେ ଆଶା କରୁଛୁ SiC ପାଉଡର ଉତ୍ସଗୁଡ଼ିକୁ ବଦଳାଇବା ପାଇଁ ଏକ ପ୍ରତିଜ୍ଞାକାରୀ SiC ଉତ୍ସ ଭାବରେ ସେମାନଙ୍କର ବ୍ୟାପକ ବ୍ୟବହାର | SiC ର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ CVD-SiC ଉତ୍ସଗୁଡିକ ପ୍ରୟୋଗ କରିବା ପାଇଁ, PVT ସିଷ୍ଟମରେ ତାପମାତ୍ରା ବଣ୍ଟନକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ, ଭବିଷ୍ୟତ ଗବେଷଣା ପାଇଁ ଅଧିକ ପ୍ରଶ୍ନ ସୃଷ୍ଟି କରେ |
ସିଦ୍ଧାନ୍ତ
ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ, PVT ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ୍ ଅବସ୍ଥାରେ ଚୂର୍ଣ୍ଣ CVD-SiC ବ୍ଲକ୍ ବ୍ୟବହାର କରି ଦ୍ରୁତ SiC ସ୍ଫଟିକ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧିର ସଫଳ ପ୍ରଦର୍ଶନ ହାସଲ ହେଲା | କ Interest ତୁହଳର ବିଷୟ, SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି SiC ଉତ୍ସକୁ PVT ପଦ୍ଧତି ସହିତ ବଦଳାଇ ହୃଦୟଙ୍ଗମ ହେଲା | ଏହି ପଦ୍ଧତି SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକଗୁଡିକର ବୃହତ ଆକାରର ଉତ୍ପାଦନ ଦକ୍ଷତାକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ବୃଦ୍ଧି କରିବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଏ, ଶେଷରେ SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡିକର ୟୁନିଟ୍ ମୂଲ୍ୟ ହ୍ରାସ ହୁଏ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ କ୍ଷମତା ସମ୍ପନ୍ନ ଶକ୍ତି ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକର ବ୍ୟାପକ ବ୍ୟବହାରକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରେ |
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଜୁଲାଇ -19-2024 |