സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയിൽ പോറസ് ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ സ്വാധീനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള സംഖ്യാ സിമുലേഷൻ പഠനം

എന്ന അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയSiCക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയെ ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സപ്ലിമേഷൻ, വിഘടിപ്പിക്കൽ, താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റിൻറെ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഗ്യാസ് ഘട്ടം പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഗതാഗതം, വിത്ത് ക്രിസ്റ്റലിലെ ഗ്യാസ് ഘട്ട പദാർത്ഥങ്ങളുടെ പുനർക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ വളർച്ച എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇതിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ക്രൂസിബിളിൻ്റെ ഉൾഭാഗം മൂന്ന് ഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണം, വളർച്ചാ മുറി, വിത്ത് പരൽ. യഥാർത്ഥ പ്രതിരോധത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു സംഖ്യാ സിമുലേഷൻ മോഡൽ വരച്ചുSiCസിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ ഉപകരണങ്ങൾ (ചിത്രം 1 കാണുക). കണക്കുകൂട്ടലിൽ: താഴെക്രൂസിബിൾസൈഡ് ഹീറ്ററിൻ്റെ അടിയിൽ നിന്ന് 90 മില്ലിമീറ്റർ അകലെയാണ്, ക്രൂസിബിളിൻ്റെ ഉയർന്ന താപനില 2100 ℃ ആണ്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ കണികാ വ്യാസം 1000 μm ആണ്, സുഷിരം 0.6 ആണ്, വളർച്ചാ മർദ്ദം 300 Pa ആണ്, വളർച്ചാ സമയം 100 മണിക്കൂറാണ്. . പിജി കനം 5 മില്ലീമീറ്ററാണ്, വ്യാസം ക്രൂസിബിളിൻ്റെ ആന്തരിക വ്യാസത്തിന് തുല്യമാണ്, ഇത് അസംസ്കൃത വസ്തുവിന് മുകളിൽ 30 മില്ലീമീറ്ററാണ്. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സോണിൻ്റെ സബ്ലിമേഷൻ, കാർബണൈസേഷൻ, റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ പ്രക്രിയകൾ കണക്കുകൂട്ടലിൽ പരിഗണിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ പിജി, ഗ്യാസ് ഫേസ് പദാർത്ഥങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതികരണം പരിഗണിക്കില്ല. കണക്കുകൂട്ടലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഫിസിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടി പാരാമീറ്ററുകൾ പട്ടിക 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ചിത്രം 1 സിമുലേഷൻ കണക്കുകൂട്ടൽ മാതൃക. (എ) ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് സിമുലേഷനുള്ള തെർമൽ ഫീൽഡ് മോഡൽ; (ബി) ക്രൂസിബിളിൻ്റെ ആന്തരിക പ്രദേശത്തിൻ്റെ വിഭജനവും അനുബന്ധ ശാരീരിക പ്രശ്നങ്ങളും

പട്ടിക 1 കണക്കുകൂട്ടലിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ചില ഫിസിക്കൽ പാരാമീറ്ററുകൾ

ചിത്രം 2(a) കാണിക്കുന്നത് PG-അടങ്ങുന്ന ഘടനയുടെ താപനില (ഘടന 1 എന്ന് സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു) PG-ന് താഴെയുള്ള PG-ഫ്രീ ഘടനയേക്കാൾ കൂടുതലാണ് (ഘടന 0 എന്ന് സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു), PG-ന് മുകളിലുള്ള ഘടന 0-നേക്കാൾ കുറവാണ്. മൊത്തത്തിലുള്ള താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ് വർദ്ധിക്കുന്നു, കൂടാതെ പിജി ഒരു ചൂട്-ഇൻസുലേറ്റിംഗ് ഏജൻ്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. കണക്കുകൾ 2 (ബി), 2 (സി) അനുസരിച്ച്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സോണിലെ ഘടന 1 ൻ്റെ അച്ചുതണ്ട്, റേഡിയൽ താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റുകൾ ചെറുതാണ്, താപനില വിതരണം കൂടുതൽ ഏകീകൃതമാണ്, കൂടാതെ മെറ്റീരിയലിൻ്റെ സപ്ലൈമേഷൻ കൂടുതൽ പൂർണ്ണമാണ്. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സോണിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ചിത്രം 2(c) കാണിക്കുന്നത് ഘടന 1-ൻ്റെ വിത്ത് പരലിലെ റേഡിയൽ താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ് വലുതാണ്, ഇത് വ്യത്യസ്ത താപ കൈമാറ്റ മോഡുകളുടെ വ്യത്യസ്ത അനുപാതങ്ങൾ മൂലമാകാം, ഇത് ഒരു കോൺവെക്‌സ് ഇൻ്റർഫേസ് ഉപയോഗിച്ച് ക്രിസ്റ്റലിനെ വളരാൻ സഹായിക്കുന്നു. . ചിത്രം 2(d)-ൽ, വളർച്ച പുരോഗമിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ക്രൂസിബിളിലെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിലെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്ന പ്രവണത കാണിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഘടന 0-ഉം ഘടന 1-ഉം തമ്മിലുള്ള താപനില വ്യത്യാസം അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മേഖലയിൽ ക്രമേണ കുറയുകയും വളർച്ചാ അറയിൽ ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ചിത്രം 2 താപനില വിതരണവും ക്രൂസിബിളിലെ മാറ്റങ്ങളും. (എ) ഘടന 0 (ഇടത്), ഘടന 1 (വലത്) എന്നിവയുടെ ക്രൂസിബിളിനുള്ളിലെ താപനില വിതരണം 0 മണിക്കൂറിൽ, യൂണിറ്റ്: ℃; (b) ഘടന 0, ഘടന 1 എന്നിവയുടെ ക്രൂസിബിളിൻ്റെ മധ്യരേഖയിലെ താപനില വിതരണം അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ അടിയിൽ നിന്ന് വിത്ത് ക്രിസ്റ്റലിലേക്ക് 0 h; (സി) വിത്ത് ക്രിസ്റ്റൽ പ്രതലത്തിൽ (A) അസംസ്കൃത വസ്തു ഉപരിതലത്തിൽ (B), മധ്യത്തിൽ (C) താഴെ (D) 0 h ന് മധ്യഭാഗത്ത് നിന്ന് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ അരികിലേക്കുള്ള താപനില വിതരണം, തിരശ്ചീന അക്ഷം r ആണ് A-യ്‌ക്കുള്ള വിത്ത് പരൽ ആരം, B~D-യ്‌ക്കുള്ള അസംസ്‌കൃത വിസ്തീർണ്ണം ആരം; (ഡി) 0, 30, 60, 100 മണിക്കൂറിൽ ഘടന 0, ഘടന 1 എന്നിവയുടെ വളർച്ചാ ചേമ്പറിൻ്റെ മുകൾ ഭാഗം (എ), അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതലം (ബി), മധ്യഭാഗം (സി) എന്നിവയുടെ മധ്യഭാഗത്ത് താപനില മാറ്റങ്ങൾ.

ഘടന 0, ഘടന 1 എന്നിവയുടെ ക്രൂസിബിളിൽ വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ മെറ്റീരിയൽ ഗതാഗതം ചിത്രം 3 കാണിക്കുന്നു. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയിലും വളർച്ചാ അറയിലും ഗ്യാസ് ഘട്ടം മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് സ്ഥാനം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കുന്നു, വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ മെറ്റീരിയൽ ഗതാഗതം ദുർബലമാകുന്നു. . സിമുലേഷൻ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ആദ്യം ക്രൂസിബിളിൻ്റെ വശത്തെ ഭിത്തിയിലും പിന്നീട് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ അടിയിലും ഗ്രാഫിറ്റൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നുവെന്നും ചിത്രം 3 കാണിക്കുന്നു. കൂടാതെ, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ ഉണ്ട്, വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ അത് ക്രമേണ കട്ടിയാകുന്നു. വളർച്ച പുരോഗമിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉള്ളിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് കുറയുന്നുവെന്നും 100 മണിക്കൂറിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് പ്രാരംഭ നിമിഷത്തിൻ്റെ ഏകദേശം 50% ആണെന്നും കണക്കുകൾ 4(എ), 4(ബി) കാണിക്കുന്നു; എന്നിരുന്നാലും, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ കാരണം ഫ്ലോ റേറ്റ് അരികിൽ താരതമ്യേന വലുതാണ്, കൂടാതെ അരികിലെ ഫ്ലോ റേറ്റ് 100 മണിക്കൂറിൽ മധ്യഭാഗത്തുള്ള ഫ്ലോ റേറ്റ് 10 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്; കൂടാതെ, ഘടന 1-ലെ PG യുടെ പ്രഭാവം, ഘടന 1-ൻ്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് ഘടന 0-നേക്കാൾ കുറവാണ്. ചിത്രം 4(c)-ൽ, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തൃതിയിലും വസ്തുക്കളിലുമുള്ള പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ ഒഴുക്ക്. വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ ഗ്രോത്ത് ചേമ്പർ ക്രമേണ ദുർബലമാവുകയും അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ പ്രദേശത്തെ വസ്തുക്കളുടെ ഒഴുക്ക് കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ അരികിലുള്ള എയർ ഫ്ലോ ചാനൽ തുറക്കുന്നതും തടസ്സവുമാണ്. മുകളിൽ വീണ്ടും ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ; ഗ്രോത്ത് ചേമ്പറിൽ, ഘടന 0 ൻ്റെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് പ്രാരംഭ 30 മണിക്കൂറിൽ 16% ആയി കുറയുന്നു, തുടർന്നുള്ള സമയത്ത് 3% മാത്രം കുറയുന്നു, അതേസമയം ഘടന 1 വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിലുടനീളം താരതമ്യേന സ്ഥിരത നിലനിർത്തുന്നു. അതിനാൽ, വളർച്ചാ ചേമ്പറിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് സ്ഥിരപ്പെടുത്താൻ പിജി സഹായിക്കുന്നു. ചിത്രം 4(d) ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് ഫ്രണ്ടിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. പ്രാരംഭ നിമിഷത്തിലും 100 മണിക്കൂറിലും, ഘടന 0 ൻ്റെ വളർച്ചാ മേഖലയിലെ മെറ്റീരിയൽ ഗതാഗതം ഘടന 1-ൽ ഉള്ളതിനേക്കാൾ ശക്തമാണ്, എന്നാൽ ഘടന 0 ൻ്റെ അരികിൽ എല്ലായ്പ്പോഴും ഉയർന്ന ഫ്ലോ റേറ്റ് ഏരിയയുണ്ട്, ഇത് അരികിൽ അമിതമായ വളർച്ചയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. . ഘടന 1 ലെ പിജിയുടെ സാന്നിധ്യം ഈ പ്രതിഭാസത്തെ ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്തുന്നു.

ചിത്രം 3 ക്രൂസിബിളിലെ മെറ്റീരിയൽ ഒഴുക്ക്. വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ 0, 1 എന്നീ ഘടനകളിലെ വാതക വസ്തുക്കളുടെ ഗതാഗതത്തിൻ്റെ സ്ട്രീംലൈനുകളും (ഇടത്) വേഗത വെക്റ്ററുകളും (വലത്), വേഗത വെക്റ്റർ യൂണിറ്റ്: m/s

ചിത്രം 4 മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റിലെ മാറ്റങ്ങൾ. (a) 0, 30, 60, 100 h എന്നിവയിൽ ഘടന 0-ൻ്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മധ്യത്തിൽ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനിലെ മാറ്റങ്ങൾ, r എന്നത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഏരിയയുടെ ആരമാണ്; (ബി) 0, 30, 60, 100 എച്ച് ഘടന 1 ൻ്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മധ്യത്തിൽ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് വിതരണത്തിലെ മാറ്റങ്ങൾ, r എന്നത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഏരിയയുടെ ആരമാണ്; (സി) ഗ്രോത്ത് ചേമ്പറിനുള്ളിലും (എ, ബി) അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളിലും (സി, ഡി) ഘടനകൾ 0, 1 എന്നിവയ്‌ക്കുള്ളിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് കാലക്രമേണ മാറ്റങ്ങൾ; (d) 0, 1 ഘടനകളുടെ വിത്ത് പരലുകളുടെ ഉപരിതലത്തിനടുത്തുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ 0, 100 h, r എന്നത് സീഡ് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ആരമാണ്

SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ ക്രിസ്റ്റലിൻ സ്ഥിരതയെയും വൈകല്യ സാന്ദ്രതയെയും C/Si ബാധിക്കുന്നു. ചിത്രം 5(a) പ്രാരംഭ നിമിഷത്തിൽ രണ്ട് ഘടനകളുടെ C/Si അനുപാത വിതരണത്തെ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. C/Si അനുപാതം ക്രൂസിബിളിൻ്റെ താഴെ നിന്ന് മുകളിലേക്ക് ക്രമേണ കുറയുന്നു, കൂടാതെ ഘടന 1 ൻ്റെ C/Si അനുപാതം വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ ഘടന 0-നേക്കാൾ എപ്പോഴും കൂടുതലാണ്. വളർച്ചയ്‌ക്കൊപ്പം C/Si അനുപാതം ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുന്നതായി കണക്കുകൾ 5(b), 5(c) കാണിക്കുന്നു, ഇത് വളർച്ചയുടെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടത്തിലെ ആന്തരിക താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ്, അസംസ്‌കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ്റെ വർദ്ധനവ്, Si യുടെ പ്രതികരണം എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിൾ ഉപയോഗിച്ച് വാതക ഘട്ടത്തിലെ ഘടകങ്ങൾ. ചിത്രം 5(d), ഘടന 0, ഘടന 1 എന്നിവയുടെ C/Si അനുപാതങ്ങൾ PG (0, 25 mm) ന് താഴെ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമാണ്, എന്നാൽ PG (50 mm) ന് മുകളിൽ അൽപ്പം വ്യത്യസ്തമാണ്, ക്രിസ്റ്റലിനോട് അടുക്കുമ്പോൾ വ്യത്യാസം ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുന്നു. . പൊതുവേ, ഘടന 1 ൻ്റെ C/Si അനുപാതം കൂടുതലാണ്, ഇത് ക്രിസ്റ്റൽ രൂപത്തെ സ്ഥിരപ്പെടുത്താനും ഘട്ടം പരിവർത്തനത്തിൻ്റെ സാധ്യത കുറയ്ക്കാനും സഹായിക്കുന്നു.

ചിത്രം 5 C/Si അനുപാതത്തിൻ്റെ വിതരണവും മാറ്റങ്ങളും. (എ) ഘടന 0 (ഇടത്), ഘടന 1 (വലത്) എന്നിവയുടെ ക്രൂസിബിളുകളിൽ 0 മണിക്കൂറിൽ C/Si അനുപാത വിതരണം; (ബി) വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ (0, 30, 60, 100 എച്ച്) ഘടന 0 എന്ന ക്രൂസിബിളിൻ്റെ മധ്യരേഖയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത അകലങ്ങളിൽ C/Si അനുപാതം; (സി) വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ (0, 30, 60, 100 എച്ച്) ഘടന 1 ൻ്റെ മധ്യരേഖയുടെ മധ്യരേഖയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത അകലങ്ങളിൽ C/Si അനുപാതം; (ഡി) ഘടന 0 (ഖരരേഖ), ഘടന 1 (ഡാഷ്ഡ് ലൈൻ) എന്നിവയുടെ ക്രൂസിബിളിൻ്റെ മധ്യരേഖയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത ദൂരങ്ങളിൽ (0, 25, 50, 75, 100 മില്ലിമീറ്റർ) C/Si അനുപാതത്തിൻ്റെ താരതമ്യം വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ (0, 30, 60, 100 മണിക്കൂർ).

രണ്ട് ഘടനകളുടെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഭാഗങ്ങളുടെ കണിക വ്യാസത്തിലും സുഷിരതയിലും ഉള്ള മാറ്റങ്ങൾ ചിത്രം 6 കാണിക്കുന്നു. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വ്യാസം കുറയുകയും ക്രൂസിബിൾ ഭിത്തിക്ക് സമീപം സുഷിരം വർദ്ധിക്കുകയും വളർച്ച പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ എഡ്ജ് സുഷിരം വർദ്ധിക്കുകയും കണികാ വ്യാസം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നതായി ചിത്രം കാണിക്കുന്നു. പരമാവധി എഡ്ജ് പോറോസിറ്റി 100 മണിക്കൂറിൽ ഏകദേശം 0.99 ആണ്, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ കണികാ വ്യാസം ഏകദേശം 300 μm ആണ്. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മുകൾ ഭാഗത്ത് കണികാ വ്യാസം വർദ്ധിക്കുകയും സുഷിരം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് പുനർക്രിസ്റ്റലൈസേഷനുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. വളർച്ച പുരോഗമിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ ഏരിയയുടെ കനം വർദ്ധിക്കുകയും കണങ്ങളുടെ വലിപ്പവും പോറോസിറ്റിയും മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പരമാവധി കണികാ വ്യാസം 1500 μm-ൽ കൂടുതൽ എത്തുന്നു, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സുഷിരം 0.13 ആണ്. കൂടാതെ, പിജി അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ പ്രദേശത്തിൻ്റെ താപനില വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഗ്യാസ് സൂപ്പർസാച്ചുറേഷൻ ചെറുതായതിനാൽ, ഘടന 1-ൻ്റെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മുകൾ ഭാഗത്തിൻ്റെ റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ കനം ചെറുതാണ്, ഇത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉപയോഗ നിരക്ക് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

ചിത്രം 6 വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ ഘടന 0, ഘടന 1 എന്നിവയുടെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിസ്തീർണ്ണത്തിൻ്റെ കണികാ വ്യാസത്തിലും (ഇടത്) പോറോസിറ്റിയിലും (വലത്) മാറ്റങ്ങൾ, കണികാ വ്യാസം യൂണിറ്റ്: μm

വളർച്ചയുടെ തുടക്കത്തിൽ ഘടന 0 വളച്ചൊടിക്കുന്നുവെന്ന് ചിത്രം 7 കാണിക്കുന്നു, ഇത് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ അഗ്രത്തിൻ്റെ ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന അമിതമായ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം. തുടർന്നുള്ള വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ വാർപ്പിംഗിൻ്റെ അളവ് ദുർബലമാകുന്നു, ഇത് ചിത്രം 4 (ഡി) ലെ ഘടന 0 യുടെ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ മുൻവശത്തുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് മാറ്റവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ഘടന 1 ൽ, പിജിയുടെ പ്രഭാവം കാരണം, ക്രിസ്റ്റൽ ഇൻ്റർഫേസ് വാർപ്പിംഗ് കാണിക്കുന്നില്ല. കൂടാതെ, PG ഘടന 1-ൻ്റെ വളർച്ചാ നിരക്ക് ഘടന 0-നേക്കാൾ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു. 100 മണിക്കൂറിന് ശേഷം ഘടന 1-ൻ്റെ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്തെ കനം ഘടന 0-ൻ്റെ 68% മാത്രമാണ്.

ചിത്രം 7 30, 60, 100 മണിക്കൂറിൽ ഘടന 0, ഘടന 1 പരലുകൾ എന്നിവയുടെ ഇൻ്റർഫേസ് മാറ്റങ്ങൾ

സംഖ്യാ അനുകരണത്തിൻ്റെ പ്രക്രിയ വ്യവസ്ഥകൾക്ക് കീഴിലാണ് ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച നടത്തിയത്. ഘടന 0, ഘടന 1 എന്നിവയാൽ വളരുന്ന പരലുകൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 8 (a) ലും ചിത്രം 8 (b) ലും കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഘടന 0 യുടെ ക്രിസ്റ്റൽ ഒരു കോൺകേവ് ഇൻ്റർഫേസ് കാണിക്കുന്നു, മധ്യഭാഗത്ത് തരംഗങ്ങളും അരികിൽ ഒരു ഘട്ടം പരിവർത്തനവും ഉണ്ട്. ഉപരിതല കോൺവെക്‌സിറ്റി, ഗ്യാസ്-ഫേസ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗതാഗതത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത അളവിലുള്ള അസന്തുലിതാവസ്ഥയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഘട്ടം സംക്രമണം സംഭവിക്കുന്നത് കുറഞ്ഞ C/Si അനുപാതവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ഘടന 1 വളർത്തിയ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ഇൻ്റർഫേസ് ചെറുതായി കുത്തനെയുള്ളതാണ്, ഘട്ടം സംക്രമണമൊന്നും കണ്ടെത്തിയില്ല, കൂടാതെ പിജി ഇല്ലാതെ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ കനം 65% ആണ്. പൊതുവേ, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ ഫലങ്ങൾ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, ഘടന 1 ൻ്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഇൻ്റർഫേസിൽ വലിയ റേഡിയൽ താപനില വ്യത്യാസം, അരികിലെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വളർച്ച അടിച്ചമർത്തപ്പെടുന്നു, മൊത്തത്തിലുള്ള മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് മന്ദഗതിയിലാണ്. മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രവണത സംഖ്യാ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

ചിത്രം 8 ഘടന 0, ഘടന 1 എന്നിവയ്ക്ക് കീഴിൽ വളരുന്ന SiC പരലുകൾ

ഉപസംഹാരം

അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ പൂർണ്ണമായ സപ്ലിമേഷനും ഉപയോഗവും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്ന അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ പ്രദേശത്തിൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള താപനില മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും അച്ചുതണ്ട്, റേഡിയൽ താപനില ഏകതാനത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും പിജി സഹായിക്കുന്നു; മുകളിലും താഴെയുമുള്ള താപനില വ്യത്യാസം വർദ്ധിക്കുന്നു, വിത്ത് ക്രിസ്റ്റൽ ഉപരിതലത്തിൻ്റെ റേഡിയൽ ഗ്രേഡിയൻ്റ് വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് കോൺവെക്സ് ഇൻ്റർഫേസ് വളർച്ച നിലനിർത്താൻ സഹായിക്കുന്നു. ബഹുജന കൈമാറ്റത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, പിജിയുടെ ആമുഖം മൊത്തത്തിലുള്ള മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ നിരക്ക് കുറയ്ക്കുന്നു, പിജി അടങ്ങിയ ഗ്രോത്ത് ചേമ്പറിലെ മെറ്റീരിയൽ ഫ്ലോ റേറ്റ് കാലത്തിനനുസരിച്ച് കുറയുന്നു, കൂടാതെ മുഴുവൻ വളർച്ചാ പ്രക്രിയയും കൂടുതൽ സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു. അതേ സമയം, അമിതമായ എഡ്ജ് മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ ഉണ്ടാകുന്നത് PG ഫലപ്രദമായി തടയുന്നു. കൂടാതെ, വളർച്ചാ പരിതസ്ഥിതിയുടെ C/Si അനുപാതവും PG വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് സീഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഇൻ്റർഫേസിൻ്റെ മുൻവശത്ത്, ഇത് വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ ഘട്ടം മാറ്റം സംഭവിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. അതേ സമയം, പിജിയുടെ താപ ഇൻസുലേഷൻ പ്രഭാവം ഒരു പരിധിവരെ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ മുകൾ ഭാഗത്ത് പുനർക്രിസ്റ്റലീകരണം സംഭവിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക്, പിജി ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് കുറയ്ക്കുന്നു, എന്നാൽ വളർച്ചാ ഇൻ്റർഫേസ് കൂടുതൽ കുത്തനെയുള്ളതാണ്. അതിനാൽ, SiC പരലുകളുടെ വളർച്ചാ അന്തരീക്ഷം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള ഫലപ്രദമായ മാർഗമാണ് PG.