بهینه سازی نقص و خلوص در کریستال های SIC توسط پوشش TAC

1. چگالی نقص به میزان قابل توجهی کاهش یافته است

درپوشش TACتقریباً با جدا کردن تماس مستقیم بین گرافیت Crucible و ذوب SIC ، پدیده کپسوله کربن را به طور کامل از بین می برد و چگالی نقص میکروتوب ها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. داده های تجربی نشان می دهد که چگالی نقص میکروتوب ناشی از پوشش کربن در کریستال های رشد یافته در صلیب های پوشش داده شده با TAC بیش از 90 ٪ در مقایسه با صلیب گرافیتی سنتی کاهش می یابد. سطح کریستال به طور یکنواخت محدب است ، و هیچ ساختار پلی کریستالی در لبه وجود ندارد ، در حالی که صلیب گرافیتی معمولی اغلب دارای پلی کریستال سازی لبه و افسردگی کریستالی و سایر نقص ها است.

2. مهار ناخالصی و بهبود خلوص

مواد TAC دارای عدم تحرک شیمیایی عالی به بخارات Si ، C و N هستند و می توانند به طور مؤثر از ناخالصی مانند نیتروژن موجود در گرافیت از انتشار به کریستال جلوگیری کنند. GDMS و آزمایش های HALL نشان می دهد که غلظت نیتروژن در کریستال بیش از 50 ٪ کاهش یافته است و مقاومت آن به 2-3 برابر روش سنتی افزایش یافته است. اگرچه مقدار اثری از عنصر TA درج شده است (نسبت اتمی <0.1 ٪) ، کل ناخالصی کلی با بیش از 70 ٪ کاهش یافته است ، و به طور قابل توجهی خواص الکتریکی کریستال را بهبود می بخشد.

3. مورفولوژی کریستال و یکنواختی رشد

پوشش TAC گرادیان دما را در رابط رشد کریستال تنظیم می کند و باعث می شود که شمش کریستال بر روی یک سطح خمیده محدب رشد کند و سرعت رشد لبه را همگن کند ، بنابراین از پدیده پلی کریستال سازی ناشی از غلبه بر لبه در صلیب گرافیت سنتی جلوگیری می کند. اندازه گیری واقعی نشان می دهد که انحراف قطر شمش کریستال رشد یافته در سطح قابل پوشش با پوشش TAC 2 ≤ 2 ٪ و صافی سطح کریستال (RMS) با 40 ٪ بهبود می یابد.

مکانیسم تنظیم پوشش TAC در زمینه حرارتی و خصوصیات انتقال حرارت

مقایسه عملکرد پوشش TAC با سایر مواد قابل Crucible

type نوع ماده ‌	مقاومت در برابر دما ‌	intarness بی تحرکی	strength مکانیکی	چگالی نقص کریستال	‌ سناریوهای کاربردی
graphite گرافیت روکش شده	2600 درجه سانتیگراد	هیچ واکنشی با بخار Si/C	Mohs Hardness 9-10 ، مقاومت در برابر شوک حرارتی قوی	<1 cm⁻² (میکروپیپ)	با خلوص بالا 4H/6H-SIC رشد کریستال تک
- گرافیت باری	≤2200°C	توسط بخار SI که C را آزاد می کند ، خراب شده است	قدرت کم ، مستعد ترک خوردگی	10-50 سانتی متر مربع	بسترهای SIC مقرون به صرفه برای دستگاه های برق
- گرافیت روکش شده	1600 درجه سانتیگراد	با تشکیل Si در دمای بالا واکنش نشان می دهد	سختی زیاد اما شکننده	5-10 سانتی متر مربع	مواد بسته بندی برای نیمه هادی های دما میانی
‌bn cruciable	<2000k	ناخالصی های N/B را آزاد می کند	مقاومت در برابر خوردگی ضعیف	8-15 سانتی متر مربع	بسترهای اپیتاکسیال برای نیمه هادی های مرکب

پوشش TAC از طریق مکانیسم سه گانه سد شیمیایی ، بهینه سازی میدان حرارتی و تنظیم رابط ، به پیشرفت جامع در کیفیت کریستال های SIC دست یافته است

• چگالی میکروتوب کنترل نقص کمتر از 1 سانتی متر مربع است و پوشش کربن کاملاً از بین می رود
• بهبود خلوص: غلظت نیتروژن <1 × 10 ⁷ cm⁻³ ، مقاومت> 10⁴ Ω · cm ؛
• بهبود یکنواختی میدان حرارتی در راندمان رشد ، مصرف انرژی را 4 ٪ کاهش می دهد و عمر قابل حمل را 2 تا 3 برابر افزایش می دهد.