उच्च शुद्धता झरझरा ग्रेफाइट क्या है? - वेटेक

हाल के वर्षों में, ऊर्जा खपत, मात्रा, दक्षता आदि के संदर्भ में बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताएं तेजी से ऊंची हो गई हैं। SiC में बड़ा बैंडगैप, उच्च ब्रेकडाउन फ़ील्ड ताकत, उच्च तापीय चालकता, उच्च संतृप्त इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और उच्च रासायनिक स्थिरता है, जो पारंपरिक अर्धचालक सामग्रियों की कमियों को पूरा करती है। SiC क्रिस्टल को कुशलतापूर्वक और बड़े पैमाने पर कैसे विकसित किया जाए यह हमेशा एक कठिन समस्या रही है, और उच्च शुद्धता की शुरूआतझरझरा ग्रेफाइटहाल के वर्षों में इसकी गुणवत्ता में प्रभावी ढंग से सुधार हुआ हैसिकएकल क्रिस्टल वृद्धि.

वीटेक सेमीकंडक्टर झरझरा ग्रेफाइट के विशिष्ट भौतिक गुण:

पीवीटी विधि द्वारा SiC एकल क्रिस्टल विकास के लिए उच्च शुद्धता वाला झरझरा ग्रेफाइट

Ⅰ. प्राइवेट विधि

PVT विधि SiC एकल क्रिस्टल उगाने की मुख्य प्रक्रिया है। SiC क्रिस्टल वृद्धि की मूल प्रक्रिया को उच्च तापमान पर कच्चे माल के उर्ध्वपातन अपघटन, तापमान प्रवणता की कार्रवाई के तहत गैस चरण पदार्थों के परिवहन और बीज क्रिस्टल पर गैस चरण पदार्थों के पुन: क्रिस्टलीकरण विकास में विभाजित किया गया है। इसके आधार पर, क्रूसिबल के अंदरूनी हिस्से को तीन भागों में विभाजित किया गया है: कच्चा माल क्षेत्र, विकास गुहा और बीज क्रिस्टल। कच्चे माल के क्षेत्र में ऊष्मा को तापीय विकिरण और ऊष्मा चालन के रूप में स्थानांतरित किया जाता है। गर्म होने के बाद, SiC कच्चा माल मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं द्वारा विघटित हो जाता है:

औरC(s) = Si(g) + C(s)

2SiC(s) = Si(g) + SiC₂(जी)

2SiC(s) = C(s) + और₂सी(जी)

कच्चे माल के क्षेत्र में, क्रूसिबल दीवार के आसपास से कच्चे माल की सतह तक तापमान कम हो जाता है, यानी कच्चे माल के किनारे का तापमान > कच्चे माल का आंतरिक तापमान > कच्चे माल की सतह का तापमान, जिसके परिणामस्वरूप अक्षीय और रेडियल तापमान प्रवणता होती है, जिसके आकार का क्रिस्टल के विकास पर अधिक प्रभाव पड़ेगा। उपरोक्त तापमान प्रवणता की कार्रवाई के तहत, कच्चा माल क्रूसिबल दीवार के पास रेखांकन करना शुरू कर देगा, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री प्रवाह और सरंध्रता में परिवर्तन होगा। विकास कक्ष में, कच्चे माल क्षेत्र में उत्पन्न गैसीय पदार्थों को अक्षीय तापमान प्रवणता द्वारा संचालित बीज क्रिस्टल स्थिति में ले जाया जाता है। जब ग्रेफाइट क्रूसिबल की सतह को एक विशेष कोटिंग के साथ कवर नहीं किया जाता है, तो गैसीय पदार्थ क्रूसिबल सतह के साथ प्रतिक्रिया करेंगे, जिससे विकास कक्ष में सी/सी अनुपात बदलते समय ग्रेफाइट क्रूसिबल का संक्षारण होगा। इस क्षेत्र में गर्मी मुख्य रूप से थर्मल विकिरण के रूप में स्थानांतरित होती है। बीज क्रिस्टल की स्थिति में, विकास कक्ष में गैसीय पदार्थ Si, Si2C, SiC2, आदि बीज क्रिस्टल में कम तापमान के कारण अतिसंतृप्त अवस्था में होते हैं, और बीज क्रिस्टल की सतह पर जमाव और वृद्धि होती है। मुख्य प्रतिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:

और₂सी (जी) + सीआईसी₂(जी) = 3SiC(s)

सी (जी) + सीआईसी₂(जी) = 2SiC(s)

के अनुप्रयोग परिदृश्यएकल क्रिस्टल SiC वृद्धि में उच्च शुद्धता वाला झरझरा ग्रेफाइट2650°C तक निर्वात या अक्रिय गैस वातावरण में भट्टियाँ:

साहित्य अनुसंधान के अनुसार, उच्च शुद्धता वाला झरझरा ग्रेफाइट SiC सिंगल क्रिस्टल के विकास में बहुत सहायक है। हमने SiC सिंगल क्रिस्टल के विकास परिवेश की तुलना इसके साथ और इसके बिना कीउच्च शुद्धता झरझरा ग्रेफाइट.

झरझरा ग्रेफाइट के साथ और बिना दो संरचनाओं के लिए क्रूसिबल की केंद्र रेखा के साथ तापमान भिन्नता

कच्चे माल के क्षेत्र में, दो संरचनाओं के ऊपर और नीचे के तापमान का अंतर क्रमशः 64.0 और 48.0 ℃ है। उच्च शुद्धता वाले झरझरा ग्रेफाइट के ऊपर और नीचे के तापमान का अंतर अपेक्षाकृत छोटा है, और अक्षीय तापमान अधिक समान है। संक्षेप में, उच्च शुद्धता वाला झरझरा ग्रेफाइट सबसे पहले गर्मी इन्सुलेशन की भूमिका निभाता है, जो कच्चे माल के समग्र तापमान को बढ़ाता है और विकास कक्ष में तापमान को कम करता है, जो कच्चे माल के पूर्ण उर्ध्वपातन और अपघटन के लिए अनुकूल है। साथ ही, कच्चे माल क्षेत्र में अक्षीय और रेडियल तापमान अंतर कम हो जाता है, और आंतरिक तापमान वितरण की एकरूपता बढ़ जाती है। यह SiC क्रिस्टल को तेजी से और समान रूप से बढ़ने में मदद करता है।

तापमान प्रभाव के अलावा, उच्च शुद्धता वाला झरझरा ग्रेफाइट SiC सिंगल क्रिस्टल भट्टी में गैस प्रवाह दर को भी बदल देगा। यह मुख्य रूप से इस तथ्य में परिलक्षित होता है कि उच्च शुद्धता वाला झरझरा ग्रेफाइट किनारे पर सामग्री प्रवाह दर को धीमा कर देगा, जिससे SiC एकल क्रिस्टल के विकास के दौरान गैस प्रवाह दर स्थिर हो जाएगी।

Ⅱ. एसआईसी सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस में उच्च शुद्धता वाले झरझरा ग्रेफाइट की भूमिका

उच्च शुद्धता वाले झरझरा ग्रेफाइट के साथ एसआईसी सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी में, सामग्री का परिवहन उच्च शुद्धता वाले झरझरा ग्रेफाइट द्वारा प्रतिबंधित है, इंटरफ़ेस बहुत समान है, और विकास इंटरफ़ेस पर कोई किनारा नहीं है। हालाँकि, उच्च शुद्धता वाले झरझरा ग्रेफाइट के साथ SIC सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस में SiC क्रिस्टल की वृद्धि अपेक्षाकृत धीमी है। इसलिए, क्रिस्टल इंटरफ़ेस के लिए, उच्च शुद्धता वाले झरझरा ग्रेफाइट का परिचय प्रभावी ढंग से एज ग्रेफाइटाइजेशन के कारण होने वाली उच्च सामग्री प्रवाह दर को दबा देता है, जिससे SiC क्रिस्टल समान रूप से बढ़ता है।

उच्च शुद्धता वाले झरझरा ग्रेफाइट के साथ और उसके बिना SiC एकल क्रिस्टल विकास के दौरान समय के साथ इंटरफ़ेस बदलता है

इसलिए, उच्च शुद्धता वाला झरझरा ग्रेफाइट SiC क्रिस्टल के विकास वातावरण को बेहतर बनाने और क्रिस्टल की गुणवत्ता को अनुकूलित करने का एक प्रभावी साधन है।

झरझरा ग्रेफाइट प्लेट झरझरा ग्रेफाइट का एक विशिष्ट उपयोग रूप है

झरझरा ग्रेफाइट प्लेट और पीवीटी विधि का उपयोग करके SiC एकल क्रिस्टल तैयारी का योजनाबद्ध आरेखसीवीडीसिककच्चा सामग्रीVeTek सेमीकंडक्टर से

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