Ny dingana fototra amin'nysentoNy fitomboan'ny kristaly dia mizara ho sublimation sy fanimbana ny akora amin'ny hafanana avo, ny fitaterana ny entona amin'ny dingana eo ambanin'ny fihetsiky ny mari-pana amin'ny hafanana, ary ny fitomboan'ny famokarana entona amin'ny kristaly voa. Miorina amin'izany, ny atin'ny crucible dia mizara ho faritra telo: faritra akora, efitrano fitomboana ary kristaly voa. Modely simulation numerical dia natao mifototra amin'ny resistive tena izysentofitaovana fitomboana kristaly tokana (jereo ny sary 1). Ao amin'ny kajy: ny ambany nyAmbohipihaonan'nydia 90 mm miala amin'ny faran'ny lafiny heater, ny mari-pana ambony ny crucible dia 2100 ℃, ny akora akora savaivony dia 1000 μm, ny porosity dia 0.6, ny fitomboana tsindry dia 300 Pa, ary ny fotoana fitomboana dia 100 h. . Ny hatevin'ny PG dia 5 mm, ny savaivony dia mitovy amin'ny savaivony anatiny ny crucible, ary misy 30 mm ambonin'ny akora. Ny fizotry ny sublimation, carbonization ary ny recrystallization amin'ny faritra akora dia heverina amin'ny kajy, ary tsy raisina ny fanehoan-kevitra eo amin'ny PG sy ny gazy. Ny masontsivana fananana ara-batana mifandraika amin'ny kajy dia aseho amin'ny tabilao 1.
Sary 1 Modely kajy simulation. (a) Modely an-tsaha mafana ho an'ny simulation fitomboan'ny kristaly; (b) Fizarana ny faritra anatiny amin'ny olana ara-batana sy mifandraika amin'izany
Tabilao 1 Ny masontsivana ara-batana sasany ampiasaina amin'ny kajy
Ny sary 2 (a) dia mampiseho fa ny mari-pana amin'ny rafitra misy PG (antsoina hoe rafitra 1) dia avo kokoa noho ny an'ny rafitra tsy misy PG (nantsoina hoe rafitra 0) eo ambanin'ny PG, ary ambany noho ny rafitra 0 ambonin'ny PG. Mitombo ny gradient amin'ny mari-pana amin'ny ankapobeny, ary ny PG dia miasa ho toy ny fitaovana fanamafisam-peo. Araka ny sary 2 (b) sy 2 (c), ny axial sy ny radial mari-pana gradients ny rafitra 1 ao amin'ny faritra akora dia kely kokoa, ny mari-pana fizarana dia mitovy kokoa, ary ny sublimation ny fitaovana dia feno kokoa. Tsy toy ny faritra akora, sary 2 (c) dia mampiseho fa ny radial mari-pana gradient amin'ny voa kristaly ny rafitra 1 dia lehibe kokoa, izay mety ho vokatry ny isan-karazany ny hafanana hafanana fomba famindrana, izay manampy ny kristaly mitombo amin'ny convex interface tsara. . Ao amin'ny sary 2 (d), ny mari-pana amin'ny toerana samihafa ao amin'ny crucible dia mampiseho fironana mitombo rehefa mandroso ny fitomboana, fa ny fahasamihafana eo amin'ny mari-pana eo amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 dia mihena tsikelikely ao amin'ny faritra akora fototra ary mitombo tsikelikely ao amin'ny efitrano fitomboana.
Sary 2 Ny fizarana mari-pana sy ny fiovan'ny crucible. (a) Fizarana mari-pana ao anatin'ny vata fampangatsiahana ny rafitra 0 (ankavia) sy ny rafitra 1 (ankavanana) amin'ny 0 h, unit: ℃; b) Fizarana mari-pana eo amin'ny tsipika afovoan'ny koveta misy ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 manomboka amin'ny fanambanin'ny akora mankamin'ny kristaly voa amin'ny 0 ora; (c) Ny fizarana mari-pana avy eo afovoany ka hatrany amin'ny sisin'ny koveta eo amin'ny tampon'ny krystaly voa (A) sy ny eny ambonin'ny akora (B), ny afovoany (C) ary ny ambany (D) amin'ny 0 h, ny axis horizontal r dia ny voa kristaly radius ho an'ny A, ary ny akora faritra radius ho an'ny B~D; (d) Ny fiovan'ny mari-pana eo afovoan'ny tapany ambony (A), ambonin'ny akora (B) ary afovoany (C) amin'ny efitrano fitomboan'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 amin'ny 0, 30, 60, ary 100 h.
Ny sary 3 dia mampiseho ny fitaterana ara-materialy amin'ny fotoana samihafa ao amin'ny crucible amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1. Ny tahan'ny fikorianan'ny akora entona ao amin'ny faritra akora fototra sy ny efitrano fitomboana dia mitombo miaraka amin'ny fitomboan'ny toerana, ary mihamalemy ny fitaterana fitaovana rehefa mandroso ny fitomboana. . Ny sary 3 koa dia mampiseho fa eo ambanin'ny toe-javatra simulation, ny akora manta voalohany dia graphitizes eo amin'ny rindrin'ny sisin'ny crucible ary avy eo eo amin'ny farany ambany ny crucible. Ankoatra izany, misy ny recrystallization amin'ny endriky ny akora ary mihamatevina tsikelikely izany rehefa mandroso ny fitomboana. Ny sary 4(a) sy 4(b) dia mampiseho fa mihena ny tahan'ny fikorianan'ny akora ao anatin'ny akora manta rehefa mandroso ny fitomboana, ary ny tahan'ny fikorianan'ny akora amin'ny 100 h dia eo amin'ny 50% amin'ny fotoana voalohany; na izany aza, ny tahan'ny fikorianan'ny dia somary lehibe eo amin'ny sisiny noho ny graphitization ny akora, ary ny fikorianan'ny taham-pidirana eo amin'ny sisiny dia mihoatra ny 10 heny noho ny fikorianan'ny ny faritra afovoany amin'ny 100 h; Ankoatr'izay, ny fiantraikan'ny PG amin'ny rafitra 1 dia mahatonga ny taham-pitaterana ara-materialy ao amin'ny faritra akora fototra amin'ny rafitra 1 ambany noho ny an'ny rafitra 0. Ao amin'ny sary 4 (c), ny fikorianan'ny akora ao amin'ny faritra akora sy ny Ny efitrano fitomboana dia mihamalemy tsikelikely rehefa mandroso ny fitomboana, ary mihena ny fikorianan'ny akora ao amin'ny faritra akora, izay vokatry ny fanokafana ny fantsonan'ny rivotra amin'ny sisin'ny crucible sy ny fanakanana ny recrystallization amin'ny ny ambony; ao amin'ny efitrano fitomboana, ny taham-pitaterana ara-materialy amin'ny rafitra 0 dia mihena haingana amin'ny 30 h hatramin'ny 16% voalohany, ary mihena 3% ihany amin'ny fotoana manaraka, raha ny rafitra 1 kosa dia mijanona ho tsy miova mandritra ny dingan'ny fitomboana. Noho izany, ny PG dia manampy amin'ny fanamafisana ny tahan'ny fikorianan'ny fitaovana ao amin'ny efitrano fitomboana. Ny sary 4(d) dia mampitaha ny tahan'ny fikorianan'ny fitaovana eo amin'ny anoloana fitomboana kristaly. Amin'ny fotoana voalohany sy 100 h, ny fitaterana akora ao amin'ny faritra fitomboan'ny rafitra 0 dia matanjaka kokoa noho ny ao amin'ny rafitra 1, saingy misy foana ny haavon'ny taham-pivoarana eo amin'ny sisin'ny rafitra 0, izay mitarika amin'ny fitomboana be loatra amin'ny sisiny. . Ny fisian'ny PG ao amin'ny rafitra 1 dia manafoana ity tranga ity.
Sary 3 Ny fikorianan'ny akora ao anaty koveta. Fampandehanana (ankavia) sy ny veteran'ny hafainganam-pandeha (ankavanana) amin'ny fitaterana akora entona amin'ny rafitra 0 sy 1 amin'ny fotoana samy hafa, singa vetaveta hafainganam-pandeha: m/s
Sary 4 Fiovana amin'ny tahan'ny fikorianan'ny fitaovana. (a) Ny fiovan'ny fitsinjarana ny taham-pitaterana ara-pitaovana eo afovoan'ny akora fototra amin'ny rafitra 0 amin'ny 0, 30, 60, ary 100 h, r dia ny radius amin'ny velaran'ny akora; b) Ny fiovan'ny fitsinjarana ny taham-pidiran'ny akora eo afovoan'ny akora fototra amin'ny rafitra 1 amin'ny 0, 30, 60, ary 100 h, r dia ny tavan'ny velaran'ny akora; (c) Ny fiovan'ny taham-pitaterana ara-materialy ao anatin'ny efitrano fitomboana (A, B) sy ao anaty akora (C, D) amin'ny rafitra 0 sy 1 rehefa mandeha ny fotoana; (d) Fizarana ny tahan'ny fikorianan'ny fitaovana eo akaikin'ny velaran'ny krystaly voa amin'ny rafitra 0 sy 1 amin'ny 0 sy 100 h, r dia ny salan'ny kristaly voa.
C / Si dia misy fiantraikany amin'ny fahamarinan-toerana kristaly sy ny hakitroky ny fitomboan'ny kristaly SiC. Ny sary 5 (a) dia mampitaha ny fizarana C / Si amin'ny rafitra roa amin'ny fotoana voalohany. Ny tahan'ny C / Si dia mihena tsikelikely avy any ambany mankany amin'ny tampon'ny crucible, ary ny tahan'ny C / Si amin'ny rafitra 1 dia avo kokoa noho ny rafitra 0 amin'ny toerana samihafa. Ny sary 5 (b) sy 5 (c) dia mampiseho fa ny tahan'ny C / Si dia mitombo tsikelikely miaraka amin'ny fitomboana, izay mifandraika amin'ny fitomboan'ny hafanana anatiny amin'ny dingana farany amin'ny fitomboana, ny fampivoarana ny graphitization akora, ary ny fihetsik'i Si singa ao amin'ny dingan'ny entona miaraka amin'ny graphite crucible. Ao amin'ny sary 5 (d), ny tahan'ny C / Si amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 dia tsy mitovy amin'ny PG (0, 25 mm), saingy somary hafa noho ny PG (50 mm), ary mitombo tsikelikely ny fahasamihafana rehefa manakaiky ny kristaly. . Amin'ny ankapobeny, ny tahan'ny C / Si amin'ny rafitra 1 dia avo kokoa, izay manampy amin'ny fanamafisana ny endrika kristaly ary mampihena ny mety ho fiovan'ny dingana.
Sary 5 Fizarana sy fiovan'ny tahan'ny C / Si. (a) Fizarana ny tahan'ny C / Si amin'ny firafitry ny rafitra 0 (ankavia) sy ny rafitra 1 (ankavanana) amin'ny 0 h; (b) C/Si ratio amin'ny halavirana samy hafa avy amin'ny tsipika afovoany ny crucible rafitra 0 amin'ny fotoana samy hafa (0, 30, 60, 100 h); (c) Ny tahan'ny C / Si amin'ny halavirana samihafa avy amin'ny tsipika afovoany amin'ny rafitra 1 amin'ny fotoana samihafa (0, 30, 60, 100 h); (d) Fampitahana ny tahan'ny C / Si amin'ny halavirana samihafa (0, 25, 50, 75, 100 mm) avy amin'ny tsipika afovoan'ny crucible amin'ny rafitra 0 (tsipika mivaingana) sy ny rafitra 1 (tsipika tapaka) amin'ny fotoana samihafa (0, 30, 60, 100 h).
Ny sary 6 dia mampiseho ny fiovan'ny savaivony poti sy ny porosity amin'ny faritra akora amin'ny rafitra roa. Ny tarehimarika dia mampiseho fa mihena ny savaivony akora ary mitombo ny porosity eo akaikin'ny rindrin'ny crucible, ary mitombo hatrany ny porosity sisiny ary mihena ny savaivony poti rehefa mandroso ny fitomboana. Ny porosity sisiny ambony indrindra dia eo amin'ny 0.99 amin'ny 100 h, ary ny savaivony kely indrindra dia eo amin'ny 300 μm. Mitombo ny savaivony poti ary mihena ny porosity eo amin'ny tampon'ny akora, mifanaraka amin'ny recrystallization. Mitombo ny hatevin'ny faritra recrystallization rehefa mandroso ny fitomboana, ary mbola miova ny haben'ny poti sy ny porosity. Ny savaivony ambony indrindra dia mahatratra mihoatra ny 1500 μm, ary ny porosity ambany indrindra dia 0.13. Ankoatr'izay, satria ny PG dia mampitombo ny mari-pana amin'ny faritra akora ary ny supersaturation entona dia kely, ny hatevin'ny recrystallization amin'ny tapany ambony amin'ny akora fototra 1 dia kely, izay manatsara ny tahan'ny fampiasana akora.
Sary 6 Fiovana amin'ny savaivony poti (ankavia) sy porosity (ankavanana) amin'ny faritra akora fototra amin'ny rafitra 0 sy rafitra 1 amin'ny fotoana samy hafa, singa savaivony: μm
Ny sary 7 dia mampiseho fa ny rafitra 0 dia mivadika amin'ny fiandohan'ny fitomboana, izay mety misy ifandraisany amin'ny tahan'ny fikorianan'ny fitaovana tafahoatra vokatry ny graphitization ny sisiny akora. Ny haavon'ny warping dia mihamalemy mandritra ny dingan'ny fitomboana manaraka, izay mifanitsy amin'ny fiovan'ny tahan'ny fikorianan'ny fitaovana eo anoloana ny fitomboan'ny kristaly ny rafitra 0 amin'ny sary 4 (d). Ao amin'ny rafitra 1, noho ny vokatry ny PG, ny krystaly interface tsara dia tsy mampiseho warping. Ankoatr'izay, ny PG dia mahatonga ny taham-pitomboan'ny rafitra 1 ho ambany kokoa noho ny an'ny rafitra 0. Ny hatevin'ny afovoan'ny kristaly ny rafitra 1 aorian'ny 100 h dia 68% amin'ny rafitra 0 ihany.
Figure 7 Fiovan'ny fifandraisana amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 kristaly amin'ny 30, 60, ary 100 h
Ny fitomboan'ny kristaly dia natao teo ambanin'ny fepetran'ny simulation numerical. Ny kristaly ambolena amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 dia aseho amin'ny sary 8 (a) sy ny sary 8 (b). Ny krystaly amin'ny rafitra 0 dia mampiseho fifandraisana miendrika, miaraka amin'ny undulations ao amin'ny faritra afovoany ary ny fifindran'ny dingana eo amin'ny sisiny. Ny convexity ambonin'ny dia maneho ny ambaratongam-tsy mitovy amin'ny fitaterana ny entona-phase fitaovana, ary ny fisehoan'ny dingana tetezamita mifanaraka amin'ny ambany C / Si ratio. Ny fifandraisana amin'ny kristaly novokarin'ny rafitra 1 dia somary convex, tsy misy fifindran'ny dingana hita, ary ny hateviny dia 65% amin'ny kristaly tsy misy PG. Amin'ny ankapobeny, ny valin'ny fitomboan'ny kristaly dia mifanaraka amin'ny valin'ny simulation, miaraka amin'ny fahasamihafana amin'ny mari-pana amin'ny radial lehibe kokoa amin'ny fifandraisana kristaly amin'ny rafitra 1, ny fitomboana haingana eo amin'ny sisiny dia voatsindry, ary ny taham-pitaterana ara-materialy amin'ny ankapobeny dia miadana kokoa. Ny fironana ankapobeny dia mifanaraka amin'ny valin'ny simulation numerical.
Sary 8 Ny kristaly SiC nambolena tao ambanin'ny rafitra 0 sy rafitra 1
Famaranana
PG dia manampy amin'ny fanatsarana ny mari-pana amin'ny ankapobeny amin'ny faritra akora sy ny fanatsarana ny hafanana axial sy radial, mampiroborobo ny sublimation feno sy ny fampiasana ny akora; mitombo ny hafanana ambony sy ambany, ary mitombo ny gradient radial amin'ny kristaly voa, izay manampy amin'ny fitazonana ny fitomboan'ny interface convex. Amin'ny resaka famindrana faobe, ny fampidirana PG dia mampihena ny tahan'ny famindrana faobe amin'ny ankapobeny, ny taham-pitaterana ara-materialy ao amin'ny efitrano fitomboana misy PG dia miova kely amin'ny fotoana, ary ny fizotry ny fitomboana manontolo dia miorina kokoa. Mandritra izany fotoana izany, ny PG koa dia manakana amin'ny fomba mahomby ny fisehoan'ny famindrana faobe tafahoatra. Ankoatr'izay, ny PG dia mampitombo ihany koa ny tahan'ny C / Si amin'ny tontolon'ny fitomboana, indrindra eo amin'ny sisiny anoloana amin'ny fifandraisana kristaly voa, izay manampy amin'ny fampihenana ny fiovaovan'ny dingana mandritra ny dingan'ny fitomboana. Mandritra izany fotoana izany, ny fiantraikan'ny insulation mafana amin'ny PG dia mampihena ny fisian'ny recrystallization amin'ny ampahany ambony amin'ny akora manta amin'ny lafiny iray. Ho an'ny fitomboan'ny kristaly, ny PG dia mampihena ny tahan'ny fitomboan'ny kristaly, fa ny fifandraisana amin'ny fitomboana dia convex kokoa. Noho izany, ny PG dia fomba mahomby hanatsarana ny tontolon'ny fitomboan'ny kristaly SiC ary hanatsara ny kalitao kristaly.
Fotoana fandefasana: Jun-18-2024