Εξαιρετοποίηση ελαττωμάτων και καθαρότητας σε κρυστάλλους SIC με επίστρωση TAC

1. Η πυκνότητα ελαττώματος έχει μειωθεί σημαντικά

ΟΕπίστρωση TACΣχεδόν εξαλείφει πλήρως το φαινόμενο ενθυλάκωσης άνθρακα με την απομόνωση της άμεσης επαφής μεταξύ του χωνευτηρίου γραφίτη και του τήγματος SIC, μειώνοντας σημαντικά την πυκνότητα ελαττωμάτων των μικροσωληνίσκων. Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι η πυκνότητα των ελαττωμάτων των μικροσωλήνων που προκαλούνται από την επικάλυψη άνθρακα στους κρυστάλλους που καλλιεργούνται σε επικαλυμμένα με TAC σταυροί μειώνονται κατά περισσότερο από 90% σε σύγκριση με τα παραδοσιακά χωνευτήρια γραφίτη. Η κρυστάλλινη επιφάνεια είναι ομοιόμορφα κυρτή και δεν υπάρχει πολυκρυσταλλική δομή στην άκρη, ενώ τα συνηθισμένα χωνευτήρια γραφίτη έχουν συχνά πολυκρυσταλλοποίηση άκρων και κρυσταλλική κατάθλιψη και άλλα ελαττώματα.

2. Αναστολή της ακαθαρσίας και βελτίωση της καθαρότητας

Το υλικό TAC έχει εξαιρετική χημική αδράνεια σε ατμούς Si, C και N και μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά τις ακαθαρσίες όπως το άζωτο σε γραφίτη από τη διάχυση του στον κρύσταλλο. Οι δοκιμές GDMS και Hall δείχνουν ότι η συγκέντρωση αζώτου στον κρύσταλλο έχει μειωθεί κατά περισσότερο από 50%και η αντίσταση έχει αυξηθεί σε 2-3 φορές εκείνη της παραδοσιακής μεθόδου. Αν και ενσωματώθηκε ένα ίχνος του στοιχείου ΤΑ (ατομική αναλογία <0,1%), το συνολικό περιεχόμενο συνολικής ακαθαρσίας μειώθηκε κατά περισσότερο από 70%, βελτιώνοντας σημαντικά τις ηλεκτρικές ιδιότητες του κρυστάλλου.

3. Κρυσταλλική μορφολογία και ομοιομορφία ανάπτυξης

Η επικάλυψη TAC ρυθμίζει τη κλίση της θερμοκρασίας στη διεπαφή ανάπτυξης κρυστάλλων, επιτρέποντας στον κρυστάλλινο κεράσι να αναπτύσσεται σε μια κυρτή καμπύλη επιφάνεια και να ομογενοποιήσει τον ρυθμό ανάπτυξης των άκρων, αποφεύγοντας έτσι το φαινόμενο πολυκρυσταλλοποίησης που προκαλείται από την υπερπλήρωση των άκρων σε παραδοσιακούς σταυροί γραφίτη. Η πραγματική μέτρηση δείχνει ότι η απόκλιση διαμέτρου του κρυστάλλου που αναπτύσσεται στο TAC επικαλυμμένο με TAC Crucible είναι ≤2%και η επίπεδη επιφάνεια της κρυστάλλου (RMS) βελτιώνεται κατά 40%.

Ο μηχανισμός ρύθμισης της επικάλυψης TAC σε θερμικά πεδίο και χαρακτηριστικά μεταφοράς θερμότητας

Σύγκριση απόδοσης της επίστρωσης TAC με άλλα υλικά Crucible

‌Material Type‌	‌ Αντοχή σε θλίψη ‌	‌ Χημική αδράνεια‌	‌Μεχανική δύναμη‌	‌ Crystal πυκνότητα ελαττώματος	‌ -τυπικά σενάρια εφαρμογής
‌TAC επικαλυμμένο γραφίτη	≥2600 ° C	Χωρίς αντίδραση με ατμό Si/C	Mohs Hardness 9-10, ισχυρή αντίσταση θερμικού σοκ	<1 cm⁻2 (micropipes)	Υψηλή καθαρότητα 4H/6H-SIC Ενιαία ανάπτυξη κρυστάλλων
‌Bare γραφίτη	≤2200 ° C	Διαβρωμένο από την απελευθέρωση ατμών SI	Χαμηλή αντοχή, επιρρεπής σε ρωγμές	10-50 cm⁻²	Οικονομικά αποδοτικά υποστρώματα SIC για συσκευές ισχύος
‌SIC επικαλυμμένο γραφίτη	≤1600 ° C	Αντιδρά με το si σχηματίζοντας sic₂ σε υψηλές θερμοκρασίες	Υψηλή σκληρότητα αλλά εύθραυστη	5-10 cm⁻²	Υλικά συσκευασίας για ημιαγωγούς μεσαίας θερμοκρασίας
‌Bn Crucible	<2000k	Απελευθερώνει n/b ακαθαρσίες	Κακή αντοχή στη διάβρωση	8-15 cm⁻²	Επιταξιακά υποστρώματα για σύνθετους ημιαγωγούς

Η επίστρωση TAC έχει επιτύχει μια ολοκληρωμένη βελτίωση στην ποιότητα των κρυστάλλων SIC μέσω ενός τριπλού μηχανισμού χημικού φραγμού, βελτιστοποίησης θερμικού πεδίου και ρύθμισης διεπαφής

• Η πυκνότητα μικροσωλήνα ελέγχου ελαττωμάτων είναι μικρότερη από 1 cm⁻² και η επικάλυψη άνθρακα εξαλείφεται πλήρως
• Βελτίωση καθαρότητας: συγκέντρωση αζώτου <1 × 10⁷ cm⁻³, αντίσταση> 10⁴ ω · cm;
• Η βελτίωση της ομοιομορφίας του θερμικού πεδίου στην αποτελεσματικότητα της ανάπτυξης μειώνει την κατανάλωση ενέργειας κατά 4% και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του Crucible κατά 2 έως 3 φορές.