Considerationes Claves ad Crystallos Silicii Carbidi (SiC) Altae Qualitatis Producendos
Methodi principales ad crystallos singulares carburi silicii crescendos includunt Transportationem Vaporis Physici (PVT), Incrementum Solutionis per Seminationem Superiorem (TSSG), et Depositionem Vaporis Chemici ad Altam Temperaturam (HT-CVD).
Inter has, methodus PVT propter apparatuum dispositionem relative simplicem, operationis et moderationis facilitatem, et apparatuum et operationum sumptus minores, primaria ars productionis industrialis facta est.
Puncta Technica Clavis Incrementi Crystalli SiC Methodo PVT Utentibus
Ad crystallos carburi silicii crescendos methodo PVT utens, nonnullae rationes technicae diligenter moderandae sunt:
-
Puritas Materiarum Graphiticarum in Campo Thermico
Materiae graphitae in agro thermico accretionis crystallorum adhibitae strictis puritatis requisitis satisfacere debent. Quantitas impuritatum in componentibus graphitis infra 5×10⁻⁶ esse debet, et in feltris insulationis infra 10×10⁻⁶. Speciatim, contenta bori (B) et aluminii (Al) singula infra 0.1×10⁻⁶ esse debent. -
Recta Polaritas Crystalli Seminalis
Data empirica ostendunt faciem C (0001) aptam esse ad crescendos crystallos 4H-SiC, dum faciem Si (0001) aptam esse ad crescendum 6H-SiC. -
Usus Crystallorum Seminalium Extra Axem
Semina extra axem symmetriam crescentiae mutare, defectus crystallorum minuere, et meliorem qualitatem crystalli promovere possunt. -
Ars Fidus Coniunctionis Crystallorum Seminalium
Vinculum aptum inter crystallum seminis et continens ad stabilitatem per incrementum essentiale est. -
Stabilitatem Interfaciei Crescentis Conservans
Per totum cyclum accretionis crystalli, interfacies accretionis stabilis manere debet ut progressio crystalli altae qualitatis assequatur.
Technologiae Fundamentales in Incremento Crystallorum SiC
1. Technologia Dopationis pro Pulvere SiC
Pulverem SiC cerio (Ce) admixto, incrementum polytypi singularis, ut 4H-SiC, stabilire potest. Usus demonstravit admixtionem Ce posse:
-
Augmenta celeritatem incrementi crystallorum SiC;
-
Emenda orientationem crystalli ad incrementum aequabiliorem et directionaliter promovendum;
-
Impuritates et vitia minuere;
-
Corrosionem a tergo crystalli supprimere;
-
Augmenta rationem proventus monocrystalli.
2. Imperium Gradientum Thermalium Axialium et Radialium
Gradientes temperaturae axiales polytypum crystallinum et celeritatem incrementi afficiunt. Gradiens qui nimis parvus est inclusiones polytyporum et translationem materiae in phase vaporis imminutam ducere potest. Optimizare et gradientes axiales et radiales est maximi momenti ad incrementum crystallinum celerem et stabilem cum qualitate constanti.
3. Technologia Moderationis Luxationis Plani Basalis (BPD)
Spumae bipartitae (BPD) formantur praecipue propter tensionem sectionis (shear stress) quae limen criticum in crystallis SiC excedit, systemata labendi activans. Cum BPD directioni accretionis perpendiculares sint, typice oriuntur durante accretione et refrigeratione crystalli. Imminutio tensionis internae densitatem BPD significanter reducere potest.
4. Moderatio Rationis Compositionis Phaseis Vaporis
Augmentatio rationis carbonii ad silicium in phase vaporis est methodus comprobata ad promovendum incrementum polytypi singularis. Alta ratio C/Si fasciculationem macrogradualem minuit et hereditatem superficialem a crystallo seminis retinet, ita formationem polytyporum non desideratorum supprimit.
5. Technicae Incrementi Lenis Stressus
Tensio durante accretione crystallorum ad plana reticulata curva, fissuras, et densitates BPD maiores ducere potest. Hae vitiae in strata epitaxialia transferri et negative functionem instrumenti afficere possunt.
Plures rationes ad tensionem internam crystalli minuendam includunt:
-
Distributionem campi thermalis et parametros processus adaptando ad incrementum prope aequilibrium promovendum;
-
Designum crucibuli optimizando ut crystallus libere crescere possit sine coertione mechanica;
-
Configurationem receptaculi seminum emendando ad discrepantiam expansionis thermalis inter semen et graphitum durante calefactione minuendam, saepe relinquendo spatium 2 mm inter semen et receptaculum;
-
Processus recoctionis refinandi, permittens crystallum cum fornace refrigerari, et temperaturam ac durationem accommodans ut tensiones internae plene releventur.
Incrementum Crystallorum SiC: Incrementum
1. Magnitudines Crystallorum Maiores
Diametri crystalli singularis SiC a paucis millimetris ad crustas sex, octo, et etiam duodecim unciarum auctae sunt. Crustae maiores efficientiam productionis augent et sumptus minuunt, dum postulationibus applicationum instrumentorum magnae potentiae satisfaciunt.
2. Qualitas Crystallina Superior
Crystallae SiC altae qualitatis necessariae sunt ad machinas magnae efficacitatis. Quamvis emendationes significantes factae sint, crystalla hodierna adhuc vitia exhibent, ut microtubos, dislocationes, et impuritates, quae omnia efficacitatem et firmitatem machinarum minuere possunt.
3. Impensae Reductio
Productio crystalli SiC adhuc relative sumptuosa est, adoptionem latiorem impediens. Sumptus reducere per processus incrementi optimizatos, efficientiam productionis auctam, et sumptus materiae rudis inferiores est essentiale ad applicationes mercatus expandendas.
4. Fabricatio Intelligentis
Progressibus in intelligentia artificiali et technologia magnarum copiarum datorum (Anglice "big data"), incrementum crystallorum SiC ad processus intelligentes et automaticos progreditur. Sensoria et systemata moderandi condiciones incrementi in tempore reali monitorare et accommodare possunt, stabilitatem et praedicibilitatem processus augentes. Analytica datorum parametros processus et qualitatem crystalli ulterius optimizare potest.
Progressus technologiae accretionis crystalli singularis SiC altae qualitatis magnum momentum in investigatione materiarum semiconductorum habet. Progrediente technologia, modi accretionis crystallorum evolvere et emendari pergent, fundamentum firmum praebentes applicationibus SiC in machinis electronicis altae temperaturae, altae frequentiae, et magnae potentiae.
Tempus publicationis: XVII Iul. MMXXXV