នៅក្នុងដំណើរការលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនកាបូនតែមួយ ការដឹកជញ្ជូនចំហាយទឹកគឺជាវិធីសាស្រ្តឧស្សាហូបនីយកម្មបច្ចុប្បន្ន។ សម្រាប់វិធីសាស្រ្តកំណើន PVT,ម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងលើដំណើរការលូតលាស់។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងអស់នៃម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើគុណភាពនៃការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ និងលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនី។ នៅក្នុងកម្មវិធីឧស្សាហកម្មបច្ចុប្បន្នត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនដំណើរការសំយោគ គឺជាវិធីសាស្ត្រសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលសាយភាយដោយខ្លួនឯង។
វិធីសាស្ត្រសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលសាយភាយដោយខ្លួនឯងប្រើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដើម្បីផ្តល់កំដៅដំបូងដល់ reactants ដើម្បីចាប់ផ្តើមប្រតិកម្មគីមី ហើយបន្ទាប់មកប្រើកំដៅប្រតិកម្មគីមីរបស់វាផ្ទាល់ ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យសារធាតុដែលមិនប្រតិកម្មបន្តបំពេញប្រតិកម្មគីមី។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារប្រតិកម្មគីមីរបស់ Si និង C បញ្ចេញកំដៅតិច សារធាតុប្រតិកម្មផ្សេងទៀតត្រូវតែបន្ថែមដើម្បីរក្សាប្រតិកម្ម។ ហេតុដូច្នេះហើយ អ្នកប្រាជ្ញជាច្រើនបានស្នើវិធីសាស្ត្រសំយោគស្វ័យផ្សព្វផ្សាយដែលប្រសើរឡើងនៅលើមូលដ្ឋាននេះ ដោយណែនាំឧបករណ៍ធ្វើសកម្មភាព។ វិធីសាស្រ្តផ្សព្វផ្សាយដោយខ្លួនឯងគឺមានភាពងាយស្រួលក្នុងការអនុវត្ត ហើយប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំយោគផ្សេងៗមានភាពងាយស្រួលក្នុងការគ្រប់គ្រងស្ថិរភាព។ ការសំយោគទ្រង់ទ្រាយធំបំពេញតាមតម្រូវការនៃឧស្សាហូបនីយកម្ម។
នៅដើមឆ្នាំ 1999 Bridgeport បានប្រើវិធីសាស្រ្តសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដោយខ្លួនឯងដើម្បីសំយោគម្សៅ SiCប៉ុន្តែវាប្រើជ័រអេទីអុកស៊ីស៊ីឡែន និងជ័រហ្វីណុលជាវត្ថុធាតុដើម ដែលមានតម្លៃថ្លៃ។ Gao Pan និងអ្នកផ្សេងទៀតបានប្រើម្សៅ Si និងម្សៅ C ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ជាវត្ថុធាតុដើមដើម្បីសំយោគម្សៅ SiCដោយប្រតិកម្មសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៅក្នុងបរិយាកាស argon ។ នីង លីណា រៀបចំភាគល្អិតធំៗម្សៅ SiCដោយការសំយោគបន្ទាប់បន្សំ។
ចង្រ្កានកំដៅប្រេកង់មធ្យមដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយវិទ្យាស្ថានស្រាវជ្រាវទីពីរនៃសាជីវកម្មបច្ចេកវិទ្យាអេឡិចត្រូនិកចិនសាជីវកម្ម Electronics Technology Group Corporation លាយម្សៅស៊ីលីកុន និងម្សៅកាបូនស្មើៗគ្នាក្នុងសមាមាត្រ stoichiometric ជាក់លាក់ ហើយដាក់វានៅក្នុងក្រាហ្វិច។ នេះ។ក្រាហ្វិច crucibleត្រូវបានដាក់ក្នុងចង្រ្កានកំដៅប្រេកង់មធ្យមសម្រាប់កំដៅ ហើយការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពត្រូវបានប្រើដើម្បីសំយោគ និងបំប្លែងដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពទាប និងដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ស៊ីលីកុនកាបូនរៀងៗខ្លួន។ ដោយសារសីតុណ្ហភាពនៃប្រតិកម្មសំយោគ β-SiC ក្នុងដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពទាបគឺទាបជាងសីតុណ្ហភាពប្រែប្រួលរបស់ Si នោះការសំយោគ β-SiC នៅក្រោមកន្លែងទំនេរខ្ពស់អាចធានាបាននូវការសាយភាយដោយខ្លួនឯង។ វិធីសាស្រ្តនៃការណែនាំឧស្ម័ន argon អ៊ីដ្រូសែន និង HCl ក្នុងការសំយោគ α-SiC ការពារការរលួយនៃម្សៅ SiCនៅក្នុងដំណាក់កាលដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ហើយអាចកាត់បន្ថយបរិមាណអាសូតយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពក្នុងម្សៅ α-SiC ។
Shandong Tianyue បានរចនាឡដុតសំយោគ ដោយប្រើឧស្ម័ន silane ជាវត្ថុធាតុដើមស៊ីលីកុន និងម្សៅកាបូនជាវត្ថុធាតុដើមកាបូន។ បរិមាណនៃឧស្ម័នវត្ថុធាតុដើមដែលត្រូវបានណែនាំត្រូវបានកែតម្រូវដោយវិធីសាស្ត្រសំយោគពីរជំហាន ហើយទំហំភាគល្អិតស៊ីលីកូនកាបូនដែលសំយោគចុងក្រោយគឺស្ថិតនៅចន្លោះពី 50 ទៅ 5 000 អ៊ុំ។
1 កត្តាត្រួតពិនិត្យនៃដំណើរការសំយោគម្សៅ
1.1 ឥទ្ធិពលនៃទំហំភាគល្អិតម្សៅលើការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់
ទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនមានឥទ្ធិពលយ៉ាងសំខាន់លើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយជាបន្តបន្ទាប់។ ការលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដោយវិធីសាស្ត្រ PVT ត្រូវបានសម្រេចជាចម្បងដោយការផ្លាស់ប្តូរសមាមាត្រម៉ូលនៃស៊ីលីកុន និងកាបូននៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័ន ហើយសមាមាត្រថ្គាមនៃស៊ីលីកុន និងកាបូននៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័នគឺទាក់ទងទៅនឹងទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅស៊ីលីកុនកាបូន។ . សម្ពាធសរុបនិងសមាមាត្រស៊ីលីកុន - កាបូននៃប្រព័ន្ធលូតលាស់កើនឡើងជាមួយនឹងការថយចុះនៃទំហំភាគល្អិត។ នៅពេលដែលទំហំភាគល្អិតថយចុះពី 2-3 មទៅ 0.06 ម សមាមាត្រស៊ីលីកុន - កាបូនកើនឡើងពី 1.3 ទៅ 4.0 ។ នៅពេលដែលភាគល្អិតមានទំហំតូចដល់កម្រិតជាក់លាក់មួយ សម្ពាធផ្នែក Si កើនឡើង ហើយស្រទាប់មួយនៃខ្សែភាពយន្ត Si ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើផ្ទៃគ្រីស្តាល់ដែលកំពុងលូតលាស់ ដែលជំរុញឱ្យមានការលូតលាស់ឧស្ម័ន-រាវ-រឹង ដែលជះឥទ្ធិពលដល់ប៉ូលីម័រហ្វីស ចំណុចខ្វះខាត និងពិការភាពបន្ទាត់។ នៅក្នុងគ្រីស្តាល់។ ដូច្នេះទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ត្រូវតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងល្អ។
លើសពីនេះ នៅពេលដែលទំហំនៃភាគល្អិតម្សៅ SiC មានទំហំតូច នោះម្សៅនឹងរលាយលឿនជាងមុន ដែលបណ្តាលឱ្យមានការរីកលូតលាស់ខ្លាំងនៃគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយ។ ម៉្យាងវិញទៀត នៅក្នុងបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៃការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដំណើរការពីរនៃការសំយោគ និងការបំបែកត្រូវបានអនុវត្តក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ ម្សៅ Silicon carbide នឹង decompose និងបង្កើតកាបូននៅក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន និងដំណាក់កាលរឹងដូចជា Si, Si2C, SiC2 ដែលបណ្តាលឱ្យមានកាបូនយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរនៃម្សៅ polycrystalline និងការបង្កើតនៃការរួមបញ្ចូលកាបូននៅក្នុងគ្រីស្តាល់; ម៉្យាងវិញទៀត នៅពេលដែលអត្រារលាយនៃម្សៅមានភាពរហ័សរហួន រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់នៃគ្រីស្តាល់ទោល SiC ដែលកំពុងលូតលាស់គឺងាយនឹងផ្លាស់ប្តូរ ដែលធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងគុណភាពនៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដែលកំពុងលូតលាស់។
1.2 ឥទ្ធិពលនៃទម្រង់គ្រីស្តាល់ម្សៅលើការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់
ការរីកលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដោយវិធីសាស្ត្រ PVT គឺជាដំណើរការ sublimation-recrystallization នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ ទម្រង់គ្រីស្តាល់នៃវត្ថុធាតុដើម SiC មានឥទ្ធិពលសំខាន់លើការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់។ នៅក្នុងដំណើរការនៃការសំយោគម្សៅ ដំណាក់កាលសំយោគសីតុណ្ហភាពទាប (β-SiC) ជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធគូបនៃកោសិកាឯកតា និងដំណាក់កាលសំយោគសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (α-SiC) ជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធឆកោននៃកោសិកាឯកតានឹងត្រូវបានផលិតជាចម្បង។ . មានទម្រង់គ្រីស្តាល់ silicon carbide ជាច្រើន និងជួរត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពតូចចង្អៀត។ ជាឧទាហរណ៍ 3C-SiC នឹងបំប្លែងទៅជាប៉ូលីម័រស៊ីលីកុនកាបោនរាងប្រាំមួយ ពោលគឺ 4H/6H-SiC នៅសីតុណ្ហភាពលើសពី 1900°C។
ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ នៅពេលដែលម្សៅ β-SiC ត្រូវបានប្រើដើម្បីបណ្តុះគ្រីស្តាល់ សមាមាត្រម៉ូលេគុលស៊ីលីកុន - កាបូនគឺធំជាង 5.5 ខណៈពេលដែលម្សៅ α-SiC ត្រូវបានប្រើដើម្បីបណ្តុះគ្រីស្តាល់ សមាមាត្រម៉ូលស៊ីលីកុន - កាបូនគឺ 1.2 ។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពកើនឡើង ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលកើតឡើងនៅក្នុង crucible ។ នៅពេលនេះសមាមាត្រថ្គាមក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័នកាន់តែធំដែលមិនអំណោយផលដល់ការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់។ លើសពីនេះ ភាពមិនបរិសុទ្ធក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័នផ្សេងទៀត រួមមានកាបូន ស៊ីលីកុន និងស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត ត្រូវបានបង្កើតយ៉ាងងាយស្រួលក្នុងដំណើរការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល។ វត្តមាននៃភាពមិនបរិសុទ្ធទាំងនេះបណ្តាលឱ្យគ្រីស្តាល់បង្កាត់ microtubes និងចាត់ទុកជាមោឃៈ។ ដូច្នេះទម្រង់គ្រីស្តាល់ម្សៅត្រូវតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងជាក់លាក់។
1.3 ឥទ្ធិពលនៃភាពមិនបរិសុទ្ធនៃម្សៅលើការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់
មាតិកាមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងម្សៅ SiC ប៉ះពាល់ដល់ការបង្កើតស្នូលដោយឯកឯងកំឡុងពេលការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់។ មាតិកាមិនបរិសុទ្ធកាន់តែខ្ពស់ វាទំនងជាតិចជាងសម្រាប់គ្រីស្តាល់ដើម្បី nucleate ដោយឯកឯង។ សម្រាប់ SiC ភាពមិនបរិសុទ្ធលោហៈសំខាន់ៗរួមមាន B, Al, V, និង Ni ដែលអាចត្រូវបានណែនាំដោយឧបករណ៍កែច្នៃកំឡុងពេលកែច្នៃម្សៅស៊ីលីកូន និងម្សៅកាបូន។ ក្នុងចំណោមពួកគេ B និង Al គឺជាកម្រិតថាមពលរាក់ដែលទទួលយកមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុង SiC ដែលបណ្តាលឱ្យមានការថយចុះនៃភាពធន់របស់ SiC ។ ភាពមិនបរិសុទ្ធនៃលោហធាតុផ្សេងទៀតនឹងណែនាំកម្រិតថាមពលជាច្រើន ដែលបណ្តាលឱ្យមានលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីមិនស្ថិតស្ថេរនៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងមានឥទ្ធិពលកាន់តែខ្លាំងលើលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីនៃស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់ពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ ជាពិសេសភាពធន់។ ដូច្នេះម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ត្រូវតែសំយោគឱ្យបានច្រើនតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។
1.4 ឥទ្ធិពលនៃមាតិកាអាសូតនៅក្នុងម្សៅលើការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់
កម្រិតនៃមាតិកាអាសូតកំណត់ភាពធន់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយ។ ក្រុមហ៊ុនផលិតធំ ៗ ត្រូវការកែតម្រូវកំហាប់សារធាតុអាសូតនៅក្នុងសម្ភារៈសំយោគយោងទៅតាមដំណើរការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់ចាស់ទុំកំឡុងពេលសំយោគម្សៅ។ ស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយ ស៊ីលីកុន កាបូន ស៊ីលីកុន ស៊ីលីកុន ស៊ីលីកុន ស៊ីលីកុន ភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ គឺជាវត្ថុធាតុដើមដ៏ជោគជ័យបំផុតសម្រាប់គ្រឿងបន្លាស់អេឡិចត្រូនិចស្នូលយោធា។ ដើម្បីដុះលូតលាស់ស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់ពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ជាមួយនឹងភាពធន់ខ្ពស់ និងលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីដ៏ល្អ មាតិកានៃអាសូតមិនបរិសុទ្ធសំខាន់នៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងនៅកម្រិតទាប។ ស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយដែលមានលក្ខណៈ conductive តម្រូវឱ្យមាតិកាអាសូតត្រូវបានគ្រប់គ្រងនៅកំហាប់ខ្ពស់។
2 បច្ចេកវិទ្យាត្រួតពិនិត្យគន្លឹះសម្រាប់ការសំយោគម្សៅ
ដោយសារតែបរិស្ថាននៃការប្រើប្រាស់ផ្សេងគ្នានៃស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបែត បច្ចេកវិទ្យាសំយោគសម្រាប់ម្សៅលូតលាស់ក៏មានដំណើរការខុសៗគ្នាផងដែរ។ សម្រាប់ម្សៅការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយប្រភេទ conductive ភាពបរិសុទ្ធមិនបរិសុទ្ធខ្ពស់ និងដំណាក់កាលតែមួយត្រូវបានទាមទារ។ ខណៈពេលដែលសម្រាប់ម្សៅលូតលាស់គ្រីស្តាល់ពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់តែមួយ ការត្រួតពិនិត្យយ៉ាងតឹងរឹងនៃមាតិកាអាសូតគឺត្រូវបានទាមទារ។
2.1 ការគ្រប់គ្រងទំហំភាគល្អិតម្សៅ
2.1.1 សីតុណ្ហភាពសំយោគ
ដោយរក្សាលក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតមិនផ្លាស់ប្តូរ ម្សៅ SiC ដែលបង្កើតនៅសីតុណ្ហភាពសំយោគ 1900 ℃ 2000 ℃ 2100 ℃ និង 2200 ℃ ត្រូវបានគេយកគំរូ និងវិភាគ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1 វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាទំហំភាគល្អិតគឺ 250 ~ 600 μmនៅ 1900 ℃ ហើយទំហំភាគល្អិតកើនឡើងដល់ 600 ~ 850 μm នៅ 2000 ℃ ហើយទំហំភាគល្អិតប្រែប្រួលយ៉ាងខ្លាំង។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពបន្តកើនឡើងដល់ 2100 ℃ ទំហំភាគល្អិតនៃម្សៅ SiC គឺ 850 ~ 2360 μm ហើយការកើនឡើងមាននិន្នាការទន់ភ្លន់។ ទំហំភាគល្អិតរបស់ SiC នៅ 2200 ℃ មានស្ថេរភាពនៅប្រហែល 2360 μm។ ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពសំយោគពី 1900 ℃ មានឥទ្ធិពលវិជ្ជមានទៅលើទំហំភាគល្អិត SiC ។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពសំយោគបន្តកើនឡើងពី 2100 ℃ ទំហំភាគល្អិតលែងផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំង។ ដូច្នេះនៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពសំយោគត្រូវបានកំណត់ទៅ 2100 ℃ ទំហំភាគល្អិតធំជាងអាចត្រូវបានសំយោគដោយការប្រើប្រាស់ថាមពលទាប។
2.1.2 ពេលវេលាសំយោគ
លក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតនៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរ ហើយពេលវេលាសំយោគត្រូវបានកំណត់ទៅ 4 ម៉ោង 8 ម៉ោង និង 12 ម៉ោងរៀងៗខ្លួន។ ការវិភាគសំណាកម្សៅ SiC ដែលត្រូវបានបង្កើតត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ។ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាពេលវេលាសំយោគមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងទៅលើទំហំភាគល្អិតរបស់ SiC ។ នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 4 ម៉ោង ទំហំភាគល្អិតត្រូវបានចែកចាយជាចម្បងនៅ 200 μm; នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 8 ម៉ោង ទំហំភាគល្អិតសំយោគកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំង ចែកចាយជាចម្បងនៅប្រហែល 1 000 μm; នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគបន្តកើនឡើង ទំហំភាគល្អិតនឹងកើនឡើងបន្ថែមទៀត ដែលចែកចាយជាចម្បងនៅប្រហែល 2 000 μm។
2.1.3 ឥទ្ធិពលនៃទំហំភាគល្អិតវត្ថុធាតុដើម
ដោយសារខ្សែសង្វាក់ផលិតកម្មសម្ភារៈស៊ីលីកុនក្នុងស្រុកត្រូវបានកែលម្អជាបណ្តើរៗ ភាពបរិសុទ្ធនៃសម្ភារៈស៊ីលីកុនក៏ត្រូវបានកែលម្អបន្ថែមទៀតផងដែរ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ន សមា្ភារៈស៊ីលីកុនដែលប្រើក្នុងការសំយោគត្រូវបានបែងចែកជាចម្បងទៅជាស៊ីលីកុនគ្រាប់ និងស៊ីលីកុនម្សៅ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3 ។
វត្ថុធាតុដើមស៊ីលីកុនផ្សេងៗគ្នាត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីធ្វើការពិសោធន៍សំយោគស៊ីលីកុនកាបូន។ ការប្រៀបធៀបនៃផលិតផលសំយោគត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4. ការវិភាគបង្ហាញថានៅពេលប្រើវត្ថុធាតុដើមប្លុកស៊ីលីកុន បរិមាណដ៏ច្រើននៃធាតុ Si មានវត្តមាននៅក្នុងផលិតផល។ បន្ទាប់ពីប្លុកស៊ីលីកុនត្រូវបានកំទេចជាលើកទីពីរ ធាតុ Si នៅក្នុងផលិតផលសំយោគត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំងប៉ុន្តែវានៅតែមាន។ ទីបំផុតម្សៅស៊ីលីកុនត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការសំយោគ ហើយមានតែ SiC ប៉ុណ្ណោះដែលមានវត្តមាននៅក្នុងផលិតផល។ នេះគឺដោយសារតែនៅក្នុងដំណើរការផលិត ស៊ីលីកុនក្រានីតធំត្រូវឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មសំយោគលើផ្ទៃជាមុនសិន ហើយស៊ីលីកុនកាបូនត្រូវបានសំយោគលើផ្ទៃ ដែលការពារម្សៅ Si ខាងក្នុងពីការរួមផ្សំជាមួយម្សៅ C ។ ដូច្នេះ ប្រសិនបើប្លុកស៊ីលីកុន ត្រូវបានគេប្រើជាវត្ថុធាតុដើម នោះវាត្រូវការកំទេច ហើយបន្ទាប់មកត្រូវឆ្លងកាត់ដំណើរការសំយោគបន្ទាប់បន្សំ ដើម្បីទទួលបានម្សៅស៊ីលីកុន កាបៃសម្រាប់ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់។
2.2 ការគ្រប់គ្រងទម្រង់គ្រីស្តាល់ម្សៅ
2.2.1 ឥទ្ធិពលនៃសីតុណ្ហភាពសំយោគ
ដោយរក្សាលក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតមិនផ្លាស់ប្តូរ សីតុណ្ហភាពសំយោគគឺ 1500 ℃ 1700 ℃ 1900 ℃ និង 2100 ℃ ហើយម្សៅ SiC ដែលបង្កើតត្រូវបានយកជាគំរូ និងវិភាគ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 β-SiC មានពណ៌លឿងដូចផែនដី ហើយ α-SiC មានពណ៌ស្រាលជាង។ ដោយសង្កេតមើលពណ៌ និងរូបសណ្ឋាននៃម្សៅសំយោគ វាអាចត្រូវបានកំណត់ថាផលិតផលសំយោគគឺ β-SiC នៅសីតុណ្ហភាព 1500 ℃ និង 1700 ℃។ នៅ 1900 ℃ ពណ៌ក្លាយជាស្រាលជាងមុន ហើយភាគល្អិតឆកោនលេចឡើង ដែលបង្ហាញថាបន្ទាប់ពីសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 1900 ℃ ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលកើតឡើង ហើយផ្នែកនៃ β-SiC ត្រូវបានបំប្លែងទៅជា α-SiC ។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពបន្តកើនឡើងដល់ 2100 ℃ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាភាគល្អិតសំយោគមានតម្លាភាព ហើយ α-SiC ត្រូវបានបំប្លែងជាមូលដ្ឋាន។
2.2.2 ឥទ្ធិពលនៃពេលវេលាសំយោគ
លក្ខខណ្ឌដំណើរការផ្សេងទៀតនៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរ ហើយពេលវេលាសំយោគត្រូវបានកំណត់ទៅ 4 ម៉ោង 8 ម៉ោង និង 12 ម៉ោងរៀងៗខ្លួន។ ម្សៅ SiC ដែលបង្កើតត្រូវបានយកគំរូតាម និងវិភាគដោយ diffratometer (XRD) ។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6. ពេលវេលាសំយោគមានឥទ្ធិពលជាក់លាក់លើផលិតផលដែលសំយោគដោយម្សៅ SiC ។ នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 4 ម៉ោង និង 8 ម៉ោង ផលិតផលសំយោគគឺ 6H-SiC ជាចម្បង។ នៅពេលដែលពេលវេលាសំយោគគឺ 12 ម៉ោង 15R-SiC លេចឡើងនៅក្នុងផលិតផល។
2.2.3 ឥទ្ធិពលនៃសមាមាត្រវត្ថុធាតុដើម
ដំណើរការផ្សេងទៀតនៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរ បរិមាណនៃសារធាតុស៊ីលីកុន-កាបូនត្រូវបានវិភាគ ហើយសមាមាត្រគឺ 1.00, 1.05, 1.10 និង 1.15 រៀងគ្នាសម្រាប់ការពិសោធន៍សំយោគ។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 7 ។
ពីវិសាលគម XRD វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថានៅពេលដែលសមាមាត្រស៊ីលីកុន - កាបូនធំជាង 1.05 លើស Si លេចឡើងនៅក្នុងផលិតផលហើយនៅពេលដែលសមាមាត្រស៊ីលីកុន - កាបូនតិចជាង 1.05 លើស C លេចឡើង។ នៅពេលដែលសមាមាត្រស៊ីលីកុន - កាបូនគឺ 1.05 កាបូនសេរីនៅក្នុងផលិតផលសំយោគត្រូវបានលុបចោលជាមូលដ្ឋាន ហើយគ្មានស៊ីលីកុនឥតគិតថ្លៃលេចឡើងទេ។ ដូច្នេះសមាមាត្របរិមាណនៃសមាមាត្រស៊ីលីកុន - កាបូនគួរតែមាន 1.05 ដើម្បីសំយោគ SiC ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់។
2.3 ការគ្រប់គ្រងបរិមាណអាសូតទាបនៅក្នុងម្សៅ
2.3.1 វត្ថុធាតុដើមសំយោគ
វត្ថុធាតុដើមដែលប្រើក្នុងការពិសោធន៍នេះគឺម្សៅកាបូនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ និងម្សៅស៊ីលីកុនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតមធ្យម 20 μm។ ដោយសារទំហំភាគល្អិតតូច និងផ្ទៃជាក់លាក់ធំ ពួកវាងាយស្រូបយក N2 នៅក្នុងខ្យល់។ នៅពេលសំយោគម្សៅវានឹងត្រូវបាននាំចូលទៅក្នុងទម្រង់គ្រីស្តាល់នៃម្សៅ។ ចំពោះការរីកលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ប្រភេទ N សារធាតុ doping មិនស្មើគ្នានៃ N2 នៅក្នុងម្សៅនាំឱ្យមានភាពធន់មិនស្មើគ្នានៃគ្រីស្តាល់ និងសូម្បីតែការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងទម្រង់គ្រីស្តាល់។ មាតិកាអាសូតនៃម្សៅសំយោគបន្ទាប់ពីអ៊ីដ្រូសែនត្រូវបានណែនាំគឺទាបគួរឱ្យកត់សម្គាល់។ នេះគឺដោយសារតែបរិមាណនៃម៉ូលេគុលអ៊ីដ្រូសែនតូច។ នៅពេលដែល N2 adsorbed នៅក្នុងម្សៅកាបូន និងម្សៅស៊ីលីកូនត្រូវបានកំដៅ និង decomposed ពីផ្ទៃ H2 សាយភាយយ៉ាងពេញលេញទៅក្នុងគម្លាតរវាងម្សៅជាមួយនឹងបរិមាណតូចរបស់វា ដោយជំនួសទីតាំង N2 ហើយ N2 គេចចេញពី crucible កំឡុងពេលដំណើរការបូមធូលី។ ការសម្រេចបាននូវគោលបំណងនៃការយកចេញនូវមាតិកាអាសូត។
2.3.2 ដំណើរការសំយោគ
កំឡុងពេលសំយោគម្សៅស៊ីលីកុន កាបូនឌីអុកស៊ីត ចាប់តាំងពីកាំនៃអាតូមកាបូន និងអាតូមអាសូតគឺស្រដៀងគ្នា អាសូតនឹងជំនួសកន្លែងទំនេរកាបូននៅក្នុងស៊ីលីកុន កាបូនដោយហេតុនេះបង្កើនបរិមាណអាសូត។ ដំណើរការពិសោធន៍នេះទទួលយកវិធីសាស្រ្តនៃការណែនាំ H2 ហើយ H2 មានប្រតិកម្មជាមួយធាតុកាបូន និងស៊ីលីកុននៅក្នុងការសំយោគដែលអាចបង្កើតបានជាឧស្ម័ន C2H2, C2H និង SiH ។ មាតិកាកាបូនកើនឡើងតាមរយៈការបញ្ជូនដំណាក់កាលឧស្ម័ន ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយការទំនេរកាបូន។ គោលបំណងនៃការដកអាសូតត្រូវបានសម្រេច។
2.3.3 ដំណើរការការគ្រប់គ្រងមាតិកាអាសូតផ្ទៃខាងក្រោយ
ឈើឆ្កាងក្រាហ្វិចដែលមានរន្ធញើសធំអាចប្រើជាប្រភព C បន្ថែមដើម្បីស្រូបយកចំហាយ Si នៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័ន កាត់បន្ថយ Si នៅក្នុងសមាសធាតុដំណាក់កាលឧស្ម័ន ហើយដូច្នេះបង្កើន C/Si ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ក្រាហ្វិចអាចម៍រុយក៏អាចប្រតិកម្មជាមួយបរិយាកាស Si ដើម្បីបង្កើត Si2C, SiC2 និង SiC ដែលស្មើនឹងបរិយាកាស Si នាំយកប្រភព C ពីក្រាហ្វិច Crucible ទៅក្នុងបរិយាកាសលូតលាស់ បង្កើនសមាមាត្រ C និងបង្កើនសមាមាត្រកាបូន-ស៊ីលីកុនផងដែរ។ . ដូច្នេះ សមាមាត្រកាបូន-ស៊ីលីកុន អាចត្រូវបានបង្កើនដោយការប្រើក្រាហ្វិច crucibles ជាមួយនឹង porosity ធំ កាត់បន្ថយការទំនេរកាបូន និងការសម្រេចបាននូវគោលបំណងនៃការយកអាសូតចេញ។
3 ការវិភាគ និងការរចនានៃដំណើរការសំយោគម្សៅគ្រីស្តាល់តែមួយ
3.1 គោលការណ៍ និងការរចនានៃដំណើរការសំយោគ
តាមរយៈការសិក្សាដ៏ទូលំទូលាយដែលបានរៀបរាប់ខាងលើលើការគ្រប់គ្រងទំហំភាគល្អិត ទម្រង់គ្រីស្តាល់ និងមាតិកាអាសូតនៃការសំយោគម្សៅ ដំណើរការសំយោគមួយត្រូវបានស្នើឡើង។ ម្សៅ C និងម្សៅ Si ដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ត្រូវបានជ្រើសរើស ហើយពួកវាត្រូវបានលាយបញ្ចូលគ្នាស្មើៗគ្នា ហើយផ្ទុកទៅក្នុងក្រាហ្វិចស៊ីលីកតាមសមាមាត្រស៊ីលីកុន-កាបូននៃ 1.05 ។ ដំណាក់កាលនៃដំណើរការត្រូវបានបែងចែកជា 4 ដំណាក់កាលសំខាន់ៗ៖
1) ដំណើរការ denitrification សីតុណ្ហភាពទាប បូមធូលីទៅ 5 × 10-4 Pa បន្ទាប់មកណែនាំអ៊ីដ្រូសែន ធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa រក្សារយៈពេល 15 នាទី ហើយធ្វើម្តងទៀត 4 ដង។ ដំណើរការនេះអាចដកធាតុអាសូតនៅលើផ្ទៃម្សៅកាបូន និងម្សៅស៊ីលីកុន។
2) ដំណើរការ denitrification សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ បូមធូលីទៅ 5 × 10-4 Pa បន្ទាប់មកកំដៅដល់ 950 ℃ ហើយបន្ទាប់មកណែនាំអ៊ីដ្រូសែន ធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa រក្សារយៈពេល 15 នាទី ហើយធ្វើម្តងទៀត 4 ដង។ ដំណើរការនេះអាចដកធាតុអាសូតលើផ្ទៃម្សៅកាបូន និងម្សៅស៊ីលីកុន ហើយជំរុញអាសូតនៅក្នុងកន្លែងកំដៅ។
3) ការសំយោគនៃដំណើរការដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពទាប ជម្លៀសទៅ 5 × 10-4 Pa បន្ទាប់មកកំដៅដល់ 1350 ℃ ទុករយៈពេល 12 ម៉ោងបន្ទាប់មកណែនាំអ៊ីដ្រូសែនដើម្បីធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa រក្សាទុករយៈពេល 1 ម៉ោង។ ដំណើរការនេះអាចយកចេញនូវអាសូតដែលងាយនឹងបង្កជាហេតុក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការសំយោគ។
4) ការសំយោគនៃដំណើរការដំណាក់កាលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ បំពេញដោយសមាមាត្រលំហូរបរិមាណឧស្ម័នជាក់លាក់នៃឧស្ម័នចំរុះ អ៊ីដ្រូសែន និង argon នៃភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ ធ្វើឱ្យសម្ពាធបន្ទប់ប្រហែល 80 kPa បង្កើនសីតុណ្ហភាពដល់ 2100 ℃ ទុករយៈពេល 10 ម៉ោង។ ដំណើរការនេះបញ្ចប់ការបំប្លែងម្សៅស៊ីលីកុនកាបូនពី β-SiC ទៅជា α-SiC និងបញ្ចប់ការលូតលាស់នៃភាគល្អិតគ្រីស្តាល់។
ជាចុងក្រោយ រង់ចាំឱ្យសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ត្រជាក់ដល់សីតុណ្ហភាពបន្ទប់ បំពេញសម្ពាធបរិយាកាស ហើយយកម្សៅចេញ។
3.2 ដំណើរការក្រោយការកែច្នៃម្សៅ
បន្ទាប់ពីម្សៅត្រូវបានសំយោគដោយដំណើរការខាងលើ វាត្រូវតែត្រូវបានដំណើរការក្រោយដើម្បីយកកាបូន ស៊ីលីកុន និងសារធាតុមិនបរិសុទ្ធលោហៈផ្សេងទៀតចេញ ហើយពិនិត្យទំហំភាគល្អិត។ ទីមួយ ម្សៅសំយោគត្រូវបានដាក់ក្នុងម៉ាស៊ីនកិនគ្រាប់សម្រាប់កំទេច ហើយម្សៅស៊ីលីកុនកាបៃដែលកំទេចត្រូវបានដាក់ក្នុងឡដុត និងកំដៅដល់ 450°C ដោយអុកស៊ីសែន។ កាបូនសេរីនៅក្នុងម្សៅត្រូវបានកត់សុីដោយកំដៅដើម្បីបង្កើតឧស្ម័នកាបូនឌីអុកស៊ីតដែលគេចចេញពីអង្គជំនុំជម្រះ ដូច្នេះសម្រេចបាននូវការដកកាបូនសេរីចេញ។ បនា្ទាប់មក អង្គធាតុរាវសម្អតអាសុីតមួយត្រូវបានរៀបចំ និងដាក់ក្នុងម៉ាស៊ីនសម្អាតភាគល្អិតស៊ីលីកុន កាប៊ីដ សម្រាប់ការលាងសម្អាតដើម្បីយកសារធាតុកាបូន ស៊ីលីកុន និងសំណល់លោហៈធាតុដែលនៅសេសសល់ដែលបានបង្កើតកំឡុងដំណើរការសំយោគ។ បន្ទាប់ពីនោះអាស៊ីតដែលនៅសល់ត្រូវលាងសម្អាតក្នុងទឹកសុទ្ធហើយស្ងួត។ ម្សៅស្ងួតត្រូវបានពិនិត្យនៅក្នុងអេក្រង់រំញ័រសម្រាប់ការជ្រើសរើសទំហំភាគល្អិតសម្រាប់ការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ សីហា-០៨-២០២៤