کریستال های دانه SiC قطر 153, 155, 205, 203 و 208 mm PVT
خلاصه کریستال های دانه SiC
کربید سیلیکون (SiC) به دلیل خواص منحصر به فردش به عنوان یک ماده حیاتی در صنعت نیمه هادی به نظر می رسد، مانند یک باند گپ گسترده، رسانایی حرارتی بالا،و قدرت مکانیکی استثناییکریستال های دانه سی سی نقش مهمی در رشد کریستال های تک سی سی با کیفیت بالا دارند که برای کاربردهای مختلف از جمله دستگاه های با قدرت بالا و فرکانس بالا ضروری هستند.
کریستال های دانه SiC ساختارهای کریستالی کوچک هستند که به عنوان نقطه شروع برای رشد کریستال های تک SiC بزرگتر عمل می کنند.آنها دارای همان جهت گیری کریستالی هستند که محصول نهایی مورد نظر استکریستال دانه به عنوان یک قالب عمل می کند و ترتیب اتم ها را در کریستال در حال رشد هدایت می کند.
جدول ویژگی های کریستال دانه SiC
مالکیت |
ارزش / توصیف |
واحد / یادداشت |
ساختار کریستالی |
4H، 6H، 3C (معمولا: 4H برای دستگاه های قدرت) |
چند نوع در توالی انباشت متفاوت است |
پارامترهای شبکه |
a=3.073Å، c=10.053Å (4H-SiC) |
سیستم شش گوشه ای |
تراکم |
3.21 |
g/cm3 |
نقطه ذوب |
۳۱۰۰ (sublimes) |
°C |
رسانایی حرارتی |
۴۹۰ (۱۰) ، ۳۹۰ (۱۰) (4H-SiC) |
W/(m·K) |
گسترش حرارتی |
4.2×10−6 (°c) ، 4.68×10−6 (°c) |
K−1 |
فاصله باند |
3.26 (4H) ، 3.02 (6H) ، 2.36 (3C) |
eV / 300K |
سختی (Mohs) |
9.2-9.6 |
دومين جايگاه بعد از الماس |
شاخص انكسار |
2.65 @ 633nm (4H-SiC) |
|
ثابت دی الکتریک |
9.66 (c) ، 10.03 (c) (4H-SiC) |
1MHz |
میدان شکستن |
~3×106 |
V/cm |
تحرک الکترون |
900 تا 1000 (4H) |
cm2/(V·s) |
تحرک سوراخ |
100 تا 120 (4H) |
cm2/(V·s) |
تراکم انحلال |
<103 (بهترین دانه های تجاری) |
cm−2 |
تراکم میکروپیپ |
<0.1 (در حال حاضر) |
cm−2 |
زاویه قطع |
به طور معمول 4° یا 8° به سمت <11-20> |
برای اپیتاسی با مرحله کنترل شده |
قطر |
100 میلی متر (4′′) 150 میلی متر (6′′) 200 میلی متر (8′′) |
دسترسی تجاری |
خشکی سطح |
<0.2nm (آماده به اپی) |
Ra (پلیش سطح اتمی) |
جهت گیری |
(0001) صورت Si یا C |
بر رشد اپیتاکسیال تاثیر می گذارد |
مقاومت |
۱۰۲-۱۰۵ (نیمی عایق) |
Ω·cm |
قطر کریستال های دانه SiC

قطر معمولی کریستال های دانه SiC از 153 mm تا 208 mm است، از جمله اندازه های خاص مانند 153 mm، 155 mm، 203 mm، 205 mm و 208 mm.این ابعاد بر اساس برنامه کاربردی مورد نظر و اندازه مطلوب یک کریستال حاصل انتخاب می شوند.
1. 153 mm و 155 mm کریستال های دانه
این قطرات کوچکتر اغلب برای تنظیمات آزمایشی اولیه یا برای کاربردهایی که نیاز به وافرهای کوچکتر دارند استفاده می شود.آنها به محققان اجازه می دهند شرایط و پارامترهای مختلف رشد را بدون نیاز به، تجهیزات گران تر.

2. 203 mm و 205 mm کریستال های دانه
قطرات متوسط مانند این معمولا برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود. آنها تعادل بین استفاده از مواد و اندازه کریستال های تک نهایی را فراهم می کنند.این اندازه ها اغلب در تولید الکترونیک قدرت و دستگاه های فرکانس بالا استفاده می شوند.
3.208 میلی متر کریستال های دانه
بزرگترین کریستال های دانه موجود، مانند آنهایی که دارای قطر 208 میلی متر هستند، به طور معمول برای تولید حجم بالا مورد استفاده قرار می گیرند. آنها رشد کریستال های تک بزرگتر را امکان پذیر می کنند،که می تواند به شکل های متعدد برای تولید برش داده شوداین اندازه به ویژه در صنایع خودرو و هوافضا که اجزای با عملکرد بالا ضروری هستند، سودمند است.
روش های رشد کریستال های دانه SiC
رشد کریستال های تک سی سی معمولاً شامل چندین روش است، که رایج ترین روش انتقال بخار فیزیکی (PVT) است. این فرآیند با مراحل زیر مشخص می شود:
آماده سازی گریپایت: پودر SiC در پایین گریپایت قرار می گیرد. سپس گریپایت به دمای ذوب شدن SiC گرم می شود.
قرار دادن کریستال دانه: کریستال دانه SiC در بالای سنگ آهن قرار می گیرد. همانطور که گرادیانت های دمایی تعیین می شوند، پودر SiC به بخار تبدیل می شود.
چگال شدن: بخار به بالای سنگ شکن بالا می رود، جایی که در سطح کریستال دانه SiC چگال می شود و رشد کریستال تک را تسهیل می کند.
خواص ترمودینامیکی
رفتارهای ترمودینامیکی SiC در طول روند رشد بسیار مهم است.گرادیان درجه حرارت و شرایط فشار باید به دقت کنترل شود تا نرخ رشد مطلوب و کیفیت کریستال را تضمین کند.درک این خواص به بهبود تکنیک های رشد و بهبود محصول کمک می کند.

چالش های تولید کریستال دانه های SiC
در حالی که رشد کریستال های دانه SiC به خوبی تاسیس شده است، چندین چالش ادامه دارد:
1تراکم لایه چسب
هنگام اتصال کریستال های دانه به حامل های رشد، مسائل مانند یکنواخت لایه چسب می تواند منجر به نقص شود. چسبندگی ضعیف می تواند منجر به حفره یا جدا شدن در طول روند رشد شود.
2کیفیت سطح
کیفیت سطح کریستال دانه برای رشد موفق بسیار مهم است. هرگونه نقص می تواند از طریق شبکه کریستالی گسترش یابد و منجر به نقص در محصول نهایی شود.
3هزینه و مقیاس پذیری
تولید کریستال های دانه SiC بزرگتر اغلب گران تر است و به تکنیک های تولید پیشرفته نیاز دارد. تعادل هزینه با کیفیت و مقیاس پذیری همچنان یک چالش برای صنعت است.
پرسش و پاسخ
سوال:رایج ترین جهت گیری هایی که در رشد SiC استفاده می شود چیست؟
الف:جهت گیری های مختلف کریستال های دانه SiC کریستال های تک با ویژگی های متفاوت را تولید می کنند. رایج ترین جهت گیری های مورد استفاده در رشد SiC 4H-SiC و 6H-SiC هستند.هرکدام دارای خواص الکتریکی و حرارتی متمایز هستندانتخاب جهت گیری بر عملکرد دستگاه نهایی تاثیر می گذارد و انتخاب کریستال دانه مناسب را بسیار مهم می کند.