TaC ilə örtülmüş qrafit hissələrinin tək kristal sobalarda tətbiqi

tətbiqiTaC ilə örtülmüş qrafit hissələriTək kristal sobalarında

Hissə / 1

Fiziki buxar nəqli (PVT) metodundan istifadə edərək SiC və AlN monokristallarının böyüməsində, tige, toxum saxlayan və bələdçi halqa kimi mühüm komponentlər mühüm rol oynayır. Şəkil 2 [1]-də göstərildiyi kimi, PVT prosesi zamanı toxum kristalı aşağı temperatur bölgəsində yerləşdirilir, SiC xammalı isə daha yüksək temperaturlara (2400 ℃-dən yuxarı) məruz qalır. Bu, xammalın parçalanmasına, SiXCy birləşmələrinin (ilk növbədə Si, SiC₂, Si₂C və s. daxil olmaqla) əmələ gəlməsinə gətirib çıxarır. Buxar fazasının materialı daha sonra yüksək temperatur bölgəsindən aşağı temperatur bölgəsindəki toxum kristalına daşınır, nəticədə toxum nüvələrinin formalaşması, kristal böyüməsi və monokristalların əmələ gəlməsi baş verir. Buna görə də, bu prosesdə istifadə olunan istilik sahəsi materialları, məsələn, pota, axın bələdçisi halqası və toxum kristal tutucusu, SiC xammalı və monokristalları çirkləndirmədən yüksək temperatur müqaviməti nümayiş etdirməlidir. Eynilə, AlN kristalının böyüməsində istifadə olunan qızdırıcı elementlər Al buxarına və N₂ korroziyasına tab gətirməli, eyni zamanda kristal hazırlama müddətini azaltmaq üçün yüksək evtektik temperatura (AlN ilə) malik olmalıdır.

SIC [2-5] və ALN [2-3], minimal karbon (oksigen, azot) və digər çirkləri olan təmiz məhsullar üçün TAC örtüklü qrafit istilik sahəsi materiallarından istifadə edən müşahidə edilmişdir. Bu materiallar hər bölgədə daha az kənar qüsurlar və daha az müqavimət göstərir. Bundan əlavə, mikroporların və tirzət çuxurlarının sıxlığı (Koh yapışdırmadan sonra) əhəmiyyətli dərəcədə azalır, kristal keyfiyyətinin əhəmiyyətli bir yaxşılaşmasına səbəb olur. Bundan əlavə, TAC çarpazlığı demək olar ki, sıfır kilo itkisini göstərir, dağıdıcı olmayan bir görünüşü qoruyur və (200 saata qədər bir ömrü ilə bir ömrü ilə), tək kristal hazırlıq proseslərinin davamlılığını artırır.

ŞEK. 2. (a) PVT üsulu ilə SiC monokristal külçə yetişdirən cihazın sxematik diaqramı

(b) Üst TaC örtüklü toxum mötərizəsi (SiC toxumu daxil olmaqla)

(c) TAC ilə örtülmüş qrafit bələdçi halqa

Mocvd gan epitaxial qat böyümə qızdırıcısı

Hissə / 2

MOCVD tarlasında (metal üzvi kimyəvi buxarlanma) Gan böyüməsi, orijinal temperaturun tənzimlənməsi ilə incə filmlərin buxar epitaksial böyüməsi üçün vacib bir texnikanın, qızdırıcı, reaksiya otağında dəqiq temperatur nəzarətinə və vahidliyini təmin etməkdə vacib rol oynayır. Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, qızdırıcısı MOCVD avadanlıqlarının əsas komponenti hesab olunur. Uzun müddət (təkrar soyutma dövrləri daxil olmaqla) substratı sürətlə və bərabər şəkildə qızdırma, yüksək temperatur (qaz korroziyasına qarşı), film saflığını qorumaq və film çöküntüsünün, qalınlıq ardıcıllığı və çip performansının keyfiyyətinə təsir edir.

MOCVD GAN Böyümə Sistemlərində qızdırıcıların performansını və təkrar effektivliyini artırmaq üçün, TAC örtüklü qrafit qızdırıcılarının tətbiqi uğurlu oldu. PBN (pirolitik bor nitridi) örtüklərdən istifadə edən adi qızdırıcılar ilə müqayisədə, Tac qızdırıcılarından istifadə edərək böyüyən Gan epitaxial təbəqələr, təxminən eyni kristal quruluşları, qalınlığı vahidliyi, intrinsik qüsur meydana gəlməsi, çirklənmə səviyyəsi və çirklənmə səviyyələrini sərgiləyir. Üstəlik, TAC örtükləri aşağı müqavimət və aşağı səth emissivliyini göstərir, nəticədə qızdırıcıdan səmərəliliyi və vahidliyi, bununla da enerji istehlakını azaltmaq və istilik itkisini azaltmaqla nəticələnir. Proses parametrlərini idarə etməklə, örtüklərin gözenarçılığı qızdırıcının radiasiya xüsusiyyətlərini daha da artırmaq və ömrünü uzatmaq üçün düzəldilə bilər [5]. Bu üstünlüklər Mocvd Gan böyümə sistemləri üçün əla seçim olaraq TAC örtüklü qrafit qızdırıcıları yaradır.

ŞEK. 3. (a) GaN epitaksial böyüməsi üçün MOCVD cihazının sxematik diaqramı

(b) MOCVD qurğusunda quraşdırılmış qəliblənmiş TAC ilə örtülmüş qrafit qızdırıcısı, baza və mötərizə istisna olmaqla (isitmə zamanı əsas və mötərizəni göstərən təsvir)

(c) 17 GaN epitaksial böyümədən sonra TAC ilə örtülmüş qrafit qızdırıcısı. 

Epitaksiya üçün örtülmüş suseptor (Vaffer daşıyıcısı)

HİSSƏ/3

SIC, ALN və Gan kimi üçüncü sinif yarımkeçirici gofret hazırlamaqda istifadə olunan vafli bir quruluş komponenti, epitaksial vafli böyümə proseslərində həyati rol oynayır. Adətən qrafitdən hazırlanmış, vafli daşıyıcısı, epitaksial temperatur aralığında 1100 ilə 1600 ° C olan proses qazlarına qarşı korroziyaya qarşı çıxan SIC ilə örtülmüşdür. Qoruyucu örtüklərin korroziya müqaviməti, vafli daşıyıcısının ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə təsir edir. Təcrübə nəticələr göstərdi ki, TAC yüksək temperaturlu ammonyona məruz qaldıqda, SIC-dən təxminən 6 dəfə daha yavaş bir korroziya dərəcəsini sərgiləyir. Yüksək temperaturlu hidrogen mühitində TAC-ın korroziya dərəcəsi SIC-dən daha yavaş-dan çoxdur.

Eksperimental sübutlar göstərdi ki, TaC ilə örtülmüş qablar çirkləri daxil etmədən mavi işıqlı GaN MOCVD prosesində əla uyğunluq nümayiş etdirir. Məhdud proses tənzimləmələri ilə TaC daşıyıcılarından istifadə etməklə yetişdirilən LED-lər adi SiC daşıyıcılarından istifadə etməklə yetişdirilənlərlə müqayisə edilə bilən performans və vahidlik nümayiş etdirir. Nəticə etibarilə, TaC ilə örtülmüş vafli daşıyıcıların xidmət müddəti örtülməmiş və SiC örtüklü qrafit daşıyıcılarının xidmət müddətini üstələyir.

Şəkil. GaN epitaksial böyüdülmüş MOCVD cihazında (Veeco P75) istifadə edildikdən sonra vafli qab. Soldakı TaC ilə, sağdakı isə SiC ilə örtülmüşdür.

Ümumi hazırlıq üsuluTaC örtüklü qrafit hissələri

Hissə / 1

CVD (kimyəvi buxarlanma çökmək) metodu:

900-2300-də, TACL5 və CNHM-dən istifadə edərək, atmosferi azaltmaq kimi tantal və karbon mənbələri kimi istifadə edin, AR₂as daşıyıcı qazı, reaksiya depozisiya filmi. Hazırlanmış örtük kompakt, vahid və yüksək safdır. Bununla birlikdə, mürəkkəb proses, bahalı dəyəri, çətin hava axını idarəsi və aşağı çökmə səmərəliliyi kimi bəzi problemlər var.

Hissə / 2

Şlamın sinterləmə üsulu:

Tərkibində karbon mənbəyi, tantal mənbəyi, dispersant və bağlayıcı olan məhlul qrafit üzərinə örtülür və quruduqdan sonra yüksək temperaturda sinterlənir. Hazırlanmış örtük müntəzəm oriyentasiya olmadan böyüyür, aşağı qiymətə malikdir və geniş miqyaslı istehsal üçün uygundur. Böyük qrafit üzərində vahid və tam örtük əldə etmək, dəstək qüsurlarını aradan qaldırmaq və örtüyü bağlama gücünü artırmaq üçün hələ də tədqiq edilməlidir.

HİSSƏ/3

Plazma çiləmə üsulu:

TAC Pudra, yüksək temperaturda yüksək temperaturda, yüksək temperatur damlacalarına atomizə edilmiş və qrafit materialının səthinə püskürtülür. Vakuumun altındakı oksidi təbəqəsi yaratmaq asandır və enerji istehlakı böyükdür.

TAC örtülmüş qrafit hissələrinin həll edilməsi lazımdır

Hissə / 1

Bağlayıcı qüvvə:

TaC və karbon materialları arasında istilik genişlənmə əmsalı və digər fiziki xüsusiyyətlər fərqlidir, örtüyü bağlama gücü aşağıdır, çatlaqların, məsamələrin və termal gərginliyin qarşısını almaq çətindir və örtük çürük və çürük olan faktiki atmosferdə asanlıqla soyulur. təkrarlanan yüksəlmə və soyutma prosesi.

Hissə / 2

Saflıq:

TaC örtüyü yüksək temperatur şəraitində çirklərin və çirklənmənin qarşısını almaq üçün ultra yüksək təmizliyə malik olmalıdır və tam örtünün səthində və daxilində sərbəst karbon və daxili çirklərin effektiv məzmun standartları və xarakteristika standartları razılaşdırılmalıdır.

HİSSƏ/3

Sabitlik:

2300-dən yuxarı yüksək temperatur müqavimət və kimyəvi atmosfer müqaviməti, örtüklərin sabitliyini sınamaq üçün ən vacib göstəricilərdir. Pinholes, çatlaqlar, itkin künclər və vahid oriyentasiya taxıl sərhədləri, korroziya qazlarına nüfuz etmək və qrafitə nüfuz etmək və nüfuz etmək asandır, nəticədə örtükdən qorunma çatışmazlığı ilə nəticələnir.

HİSSƏ/4

Oksidləşmə müqaviməti:

TaC 500 ℃-dən yuxarı olduqda Ta2O5-ə qədər oksidləşməyə başlayır və oksidləşmə dərəcəsi temperaturun və oksigen konsentrasiyasının artması ilə kəskin şəkildə artır. Səthin oksidləşməsi dənələrin hüdudlarından və kiçik dənəciklərdən başlayır və tədricən sütunvari kristallar və qırıq kristallar əmələ gətirir, nəticədə çoxlu sayda boşluqlar və deşiklər əmələ gəlir və oksigen infiltrasiyası örtük soyulana qədər güclənir. Yaranan oksid təbəqəsi zəif istilik keçiriciliyinə və müxtəlif rənglərə malikdir.

HİSSƏ/5

Vahidlik və kobudluq:

Örtük səthinin qeyri-bərabər bölgüsü, krakinq və sürət riskini artıraraq yerli istilik stressi konsentrasiyasına səbəb ola bilər. Bundan əlavə, səthi pürüzlülük birbaşa örtük və xarici mühit arasındakı qarşılıqlı təsir göstərir və çox yüksək pürüzlülük, vafli və qeyri-bərabər istilik sahəsi ilə sürtünmənin artırılmasına asanlıqla səbəb olur.

Hissə / 6

Taxıl ölçüsü:

Vahid taxıl ölçüsü örtünün sabitliyinə kömək edir. Taxıl ölçüsü kiçikdirsə, bağ sıx deyil və oksidləşmək və korroziyaya məruz qalmaq asandır, nəticədə taxıl kənarında çoxlu çatlar və deşiklər əmələ gəlir, bu da örtünün qoruyucu xüsusiyyətlərini azaldır. Taxıl ölçüsü çox böyükdürsə, nisbətən kobuddur və istilik stresi altında örtük asanlıqla soyulur.

Nəticə və perspektiv

Ümumiyyətlə,TaC örtüklü qrafit hissələribazarda böyük tələbat və geniş tətbiq perspektivləri, cari varTaC örtüklü qrafit hissələriİstehsalın əsas istiqaməti CVD TaC komponentlərinə etibar etməkdir. Bununla belə, CVD TaC istehsal avadanlıqlarının yüksək qiyməti və məhdud çökmə səmərəliliyi səbəbindən ənənəvi SiC örtüklü qrafit materialları tamamilə dəyişdirilməyib. Sinterləmə üsulu xammalın dəyərini effektiv şəkildə azalda bilər və daha fərqli tətbiq ssenarilərinin ehtiyaclarını ödəmək üçün qrafit hissələrinin mürəkkəb formalarına uyğunlaşa bilər.