ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೇಲೆ ಪೋರಸ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಪರಿಣಾಮದ ಮೇಲೆ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಅಧ್ಯಯನ

ನ ಮೂಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆSiCಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಉತ್ಪತನ ಮತ್ತು ವಿಘಟನೆ, ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾಗಣೆ ಮತ್ತು ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ನ ಒಳಭಾಗವನ್ನು ಮೂರು ಭಾಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ: ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೋಣೆ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಸ್ಫಟಿಕ. ನಿಜವಾದ ಪ್ರತಿರೋಧಕವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸಲಾಗಿದೆSiCಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಉಪಕರಣಗಳು (ಚಿತ್ರ 1 ನೋಡಿ). ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಲ್ಲಿ: ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿಕ್ರೂಸಿಬಲ್ಸೈಡ್ ಹೀಟರ್‌ನ ಕೆಳಭಾಗದಿಂದ 90 ಮಿಮೀ ದೂರದಲ್ಲಿದೆ, ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮೇಲಿನ ತಾಪಮಾನವು 2100 ℃, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಕಣದ ವ್ಯಾಸವು 1000 μm, ಸರಂಧ್ರತೆ 0.6, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಒತ್ತಡವು 300 Pa, ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯ 100 ಗಂ . PG ದಪ್ಪವು 5 ಮಿಮೀ, ವ್ಯಾಸವು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ನ ಒಳಗಿನ ವ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ 30 ಮಿಮೀ ಇದೆ. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯದ ಉತ್ಪತನ, ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಲ್ಲಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು PG ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ-ಸಂಬಂಧಿತ ಭೌತಿಕ ಆಸ್ತಿ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಮಾದರಿ. (ಎ) ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಾಗಿ ಉಷ್ಣ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಮಾದರಿ; (ಬಿ) ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ದೈಹಿಕ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಆಂತರಿಕ ಪ್ರದೇಶದ ವಿಭಾಗ

ಕೋಷ್ಟಕ 1 ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಕೆಲವು ಭೌತಿಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳು

ಚಿತ್ರ 2(a) PG-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ರಚನೆಯ ತಾಪಮಾನವು (ರಚನೆ 1 ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗಿದೆ) PG ಗಿಂತ ಕೆಳಗಿನ PG-ಮುಕ್ತ ರಚನೆಗಿಂತ (ರಚನೆ 0 ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ) ಮತ್ತು PG ಮೇಲಿನ ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆ ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು PG ಶಾಖ-ನಿರೋಧಕ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂಕಿ 2 (ಬಿ) ಮತ್ತು 2 (ಸಿ) ಪ್ರಕಾರ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯದಲ್ಲಿ ರಚನೆ 1 ರ ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನದ ಇಳಿಜಾರುಗಳು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ತಾಪಮಾನದ ವಿತರಣೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಏಕರೂಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಉತ್ಪತನವು ಹೆಚ್ಚು ಪೂರ್ಣಗೊಂಡಿದೆ. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯಕ್ಕಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ರಚನೆ 1 ರ ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಚಿತ್ರ 2(c) ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿಭಿನ್ನ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ವಿಧಾನಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಅನುಪಾತಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗಬಹುದು, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕವು ಪೀನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನೊಂದಿಗೆ ಬೆಳೆಯಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. . ಚಿತ್ರ 2(d), ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿನ ವಿವಿಧ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿನ ತಾಪಮಾನವು ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ನಡುವಿನ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವಲಯದಲ್ಲಿ ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2 ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು. (a) 0 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 (ಎಡ) ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 (ಬಲ) ನ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ಒಳಗೆ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ, ಘಟಕ: ℃; (ಬಿ) ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮಧ್ಯದ ರೇಖೆಯ ಮೇಲಿನ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆಯು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕಕ್ಕೆ 0 ಗಂ; (ಸಿ) ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೇಲ್ಮೈ (ಎ) ಮತ್ತು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ (ಬಿ), ಮಧ್ಯ (ಸಿ) ಮತ್ತು ಕೆಳಭಾಗದ (ಡಿ) 0 ಗಂನಲ್ಲಿ ಮಧ್ಯದಿಂದ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಅಂಚಿಗೆ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆ, ಸಮತಲ ಅಕ್ಷ r A ಗಾಗಿ ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕ ತ್ರಿಜ್ಯ, ಮತ್ತು B~D ಗಾಗಿ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ತ್ರಿಜ್ಯ; (ಡಿ) 0, 30, 60 ಮತ್ತು 100 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಚೇಂಬರ್‌ನ ಮೇಲಿನ ಭಾಗ (A), ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ (B) ಮತ್ತು ಮಧ್ಯ (C) ನ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು.

ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 3 ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿನ ಅನಿಲ ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಸ್ಥಾನದ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯು ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. . ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವು ಮೊದಲು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಪಕ್ಕದ ಗೋಡೆಯ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫೈಟೈಸ್ ಆಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಚಿತ್ರ 3 ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವಿದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಅದು ಕ್ರಮೇಣ ದಪ್ಪವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂಕಿಅಂಶಗಳು 4(a) ಮತ್ತು 4(b) ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಒಳಗಿನ ವಸ್ತುಗಳ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 100 h ನಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಆರಂಭಿಕ ಕ್ಷಣದ ಸುಮಾರು 50% ಆಗಿದೆ; ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅಂಚಿನಲ್ಲಿರುವ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು 100 ಗಂ ಮಧ್ಯ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕಿಂತ 10 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು; ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ರಚನೆ 1 ರಲ್ಲಿನ PG ಯ ಪರಿಣಾಮವು ರಚನೆಯ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ವಸ್ತುವಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 4 (ಸಿ), ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ಎರಡರಲ್ಲೂ ವಸ್ತುಗಳ ಹರಿವು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೋಣೆ ಕ್ರಮೇಣವಾಗಿ ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ವಸ್ತುಗಳ ಹರಿವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ಮತ್ತು ಅಡಚಣೆಯ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಹರಿವಿನ ಚಾನಲ್ ತೆರೆಯುವುದರಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ; ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ, ರಚನೆ 0 ರ ವಸ್ತುವಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಆರಂಭಿಕ 30 h ನಿಂದ 16% ಗೆ ವೇಗವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ 3% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ರಚನೆ 1 ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಲು ಪಿಜಿ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 4(d) ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮುಂಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹೋಲಿಸುತ್ತದೆ. ಆರಂಭಿಕ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು 100 ಗಂಟೆಗಳಲ್ಲಿ, ರಚನೆ 0 ರ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಲಯದಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಸಾಗಣೆಯು ರಚನೆ 1 ಕ್ಕಿಂತ ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ರಚನೆ 0 ರ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಯಾವಾಗಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ ಪ್ರದೇಶವಿದೆ, ಇದು ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಅತಿಯಾದ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. . ರಚನೆ 1 ರಲ್ಲಿ PG ಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 3 ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ನಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಹರಿವು. ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ 0 ಮತ್ತು 1 ರ ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾಗಣೆಯ ಸ್ಟ್ರೀಮ್‌ಲೈನ್‌ಗಳು (ಎಡ) ಮತ್ತು ವೇಗ ವೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು (ಬಲ), ವೇಗ ವೆಕ್ಟರ್ ಘಟಕ: m/s

ಚಿತ್ರ 4 ವಸ್ತುಗಳ ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು. (a) 0, 30, 60, ಮತ್ತು 100 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರ ವಿತರಣೆಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳು, r ಎಂಬುದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ; (b) 0, 30, 60, ಮತ್ತು 100 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 1 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರ ವಿತರಣೆಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳು, r ಎಂಬುದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ; (ಸಿ) ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೋಣೆ (ಎ, ಬಿ) ಮತ್ತು 0 ಮತ್ತು 1 ರ ರಚನೆಗಳ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ (ಸಿ, ಡಿ) ಒಳಗೆ ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುಗಳ ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು; (d) 0 ಮತ್ತು 100 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆಗಳ 0 ಮತ್ತು 1 ರ ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೇಲ್ಮೈ ಬಳಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರ ವಿತರಣೆ, r ಎಂಬುದು ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ

C/Si SiC ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸ್ಫಟಿಕದ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 5(a) ಆರಂಭಿಕ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಎರಡು ರಚನೆಗಳ C/Si ಅನುಪಾತ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಹೋಲಿಸುತ್ತದೆ. C/Si ಅನುಪಾತವು ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಮೇಲ್ಭಾಗಕ್ಕೆ ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ C/Si ಅನುಪಾತವು ಯಾವಾಗಲೂ ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಂಕಿ 5(b) ಮತ್ತು 5(c) C/Si ಅನುಪಾತವು ಬೆಳವಣಿಗೆಯೊಂದಿಗೆ ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ನಂತರದ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ವರ್ಧನೆ ಮತ್ತು Si ಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ನೊಂದಿಗೆ ಅನಿಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಘಟಕಗಳು. ಚಿತ್ರ 5(d), ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ C/Si ಅನುಪಾತಗಳು PG (0, 25 mm) ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ PG (50 mm) ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. . ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ರಚನೆ 1 ರ C/Si ಅನುಪಾತವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕ ರೂಪವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 5 ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು C/Si ಅನುಪಾತದ ಬದಲಾವಣೆಗಳು. (a) 0 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 (ಎಡ) ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 (ಬಲ) ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ C/Si ಅನುಪಾತ ವಿತರಣೆ; (ಬಿ) ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ (0, 30, 60, 100 ಗಂ) ರಚನೆ 0 ರ ಮಧ್ಯದ ರೇಖೆಯಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ದೂರದಲ್ಲಿ C/Si ಅನುಪಾತ; (ಸಿ) ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ (0, 30, 60, 100 ಗಂ) ರಚನೆ 1 ರ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ನ ಮಧ್ಯದ ರೇಖೆಯಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ದೂರದಲ್ಲಿ C/Si ಅನುಪಾತ; (ಡಿ) ವಿಭಿನ್ನ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 (ಘನ ರೇಖೆ) ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 (ಡ್ಯಾಶ್ಡ್ ಲೈನ್) ನ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಕೇಂದ್ರ ರೇಖೆಯಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ದೂರದಲ್ಲಿ (0, 25, 50, 75, 100 ಮಿಮೀ) C/Si ಅನುಪಾತದ ಹೋಲಿಕೆ (0, 30, 60, 100 ಗಂ).

ಎರಡು ರಚನೆಗಳ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಕಣದ ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 6 ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ವ್ಯಾಸವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ಗೋಡೆಯ ಬಳಿ ಸರಂಧ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂಚಿನ ಸರಂಧ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಕಣದ ವ್ಯಾಸವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅಂಕಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಗರಿಷ್ಟ ಅಂಚಿನ ಸರಂಧ್ರತೆಯು 100 h ನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 0.99 ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಕಣದ ವ್ಯಾಸವು ಸುಮಾರು 300 μm ಆಗಿದೆ. ಕಣದ ವ್ಯಾಸವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸರಂಧ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಪ್ರದೇಶದ ದಪ್ಪವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಣದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆಯು ಬದಲಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಗರಿಷ್ಠ ಕಣದ ವ್ಯಾಸವು 1500 μm ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಸರಂಧ್ರತೆಯು 0.13 ಆಗಿದೆ. ಜೊತೆಗೆ, PG ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಅತಿಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ರಚನೆ 1 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಭಾಗದ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ದಪ್ಪವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಇದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಬಳಕೆಯ ದರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 6 ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ಕಣದ ವ್ಯಾಸ (ಎಡ) ಮತ್ತು ಸರಂಧ್ರತೆ (ಬಲ) ಬದಲಾವಣೆಗಳು, ಕಣದ ವ್ಯಾಸದ ಘಟಕ: μm

ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ವಾರ್ಪ್ಸ್ ಎಂದು ಚಿತ್ರ 7 ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಅಂಚಿನ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್‌ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಅತಿಯಾದ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿರಬಹುದು. ನಂತರದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ವಾರ್ಪಿಂಗ್ ಮಟ್ಟವು ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಚಿತ್ರ 4 (ಡಿ) ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ರ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮುಂಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ. ರಚನೆ 1 ರಲ್ಲಿ, PG ಯ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ವಾರ್ಪಿಂಗ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, PG ರಚನೆ 1 ರ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. 100 h ನಂತರ ರಚನೆ 1 ರ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮಧ್ಯದ ದಪ್ಪವು ರಚನೆ 0 ಗಿಂತ ಕೇವಲ 68% ಆಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 7 30, 60, ಮತ್ತು 100 h ನಲ್ಲಿ ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಬದಲಾವಣೆಗಳು

ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ರ ಮೂಲಕ ಬೆಳೆದ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರ 8 (a) ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ 8 (b) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ರಚನೆ 0 ರ ಸ್ಫಟಿಕವು ಕೇಂದ್ರ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಏರಿಳಿತಗಳು ಮತ್ತು ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಒಂದು ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯೊಂದಿಗೆ ಕಾನ್ಕೇವ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಪೀನತೆಯು ಅನಿಲ-ಹಂತದ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾಗಣೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಟ್ಟದ ಅಸಮಂಜಸತೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಂಭವವು ಕಡಿಮೆ C/Si ಅನುಪಾತಕ್ಕೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ. ರಚನೆ 1 ರಿಂದ ಬೆಳೆದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಸ್ವಲ್ಪ ಪೀನವಾಗಿದೆ, ಯಾವುದೇ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆ ಕಂಡುಬಂದಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ದಪ್ಪವು PG ಇಲ್ಲದೆ ಸ್ಫಟಿಕದ 65% ಆಗಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ರಚನೆ 1 ರ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದೊಂದಿಗೆ, ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ತ್ವರಿತ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಾರೆ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 8 SiC ಹರಳುಗಳನ್ನು ರಚನೆ 0 ಮತ್ತು ರಚನೆ 1 ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಸಲಾಗಿದೆ

ತೀರ್ಮಾನ

ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶದ ಒಟ್ಟಾರೆ ತಾಪಮಾನದ ಸುಧಾರಣೆಗೆ ಮತ್ತು ಅಕ್ಷೀಯ ಮತ್ತು ರೇಡಿಯಲ್ ತಾಪಮಾನದ ಏಕರೂಪತೆಯ ಸುಧಾರಣೆಗೆ PG ಸಹಕಾರಿಯಾಗಿದೆ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಉತ್ಪತನ ಮತ್ತು ಬಳಕೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ; ಮೇಲಿನ ಮತ್ತು ಕೆಳಗಿನ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ರೇಡಿಯಲ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಪೀನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ, PG ಯ ಪರಿಚಯವು ಒಟ್ಟಾರೆ ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ದರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, PG ಹೊಂದಿರುವ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಪಿಜಿ ವಿಪರೀತ ಎಡ್ಜ್ ಮಾಸ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸಂಭವವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಜೊತೆಗೆ, PG ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪರಿಸರದ C/Si ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಮುಂಭಾಗದ ತುದಿಯಲ್ಲಿ, ಇದು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಹಂತದ ಬದಲಾವಣೆಯ ಸಂಭವವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, PG ಯ ಉಷ್ಣ ನಿರೋಧನ ಪರಿಣಾಮವು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮರುಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಸಂಭವವನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ, PG ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಹೆಚ್ಚು ಪೀನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಸ್‌ಐಸಿ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಪಿಜಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ.