ဆီလီကွန်ကာဘိုင်သည် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်တွင်၊ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ အခိုးအငွေ့ သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးသည် လက်ရှိ ပင်မစက်မှုအသွင်ကူးပြောင်းရေးနည်းလမ်းဖြစ်သည်။ PVT ကြီးထွားမှုနည်းလမ်းအတွက်၊ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အပေါ် ကြီးမားသော သြဇာသက်ရောက်မှုရှိသည်။ သတ်မှတ်ချက်များအားလုံးဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်တစ်ခုတည်းသော crystal ကြီးထွားမှုနှင့် လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများ၏ အရည်အသွေးကို တိုက်ရိုက်ထိခိုက်စေပါသည်။ လက်ရှိ စက်မှုလုပ်ငန်းတွေမှာ အသုံးများတယ်။ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်ပေါင်းစပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်သည် အပူချိန်မြင့်သော ပေါင်းစပ်ဖန်တီးမှု နည်းလမ်းဖြစ်သည်။
ဓာတုတုံ့ပြန်မှုစတင်ရန်အတွက် အပူချိန်မြင့်သော ပေါင်းစပ်ဖန်တီးမှုနည်းလမ်းသည် မြင့်မားသောအပူချိန်ကိုအသုံးပြုပြီး ဓာတုတုံ့ပြန်မှုများစတင်ရန် ၎င်း၏ကိုယ်ပိုင်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုအပူကိုအသုံးပြုကာ ဓာတ်မတည့်သည့်အရာများကို ဓာတုတုံ့ပြန်မှုဆက်လက်လုပ်ဆောင်နိုင်စေရန်အတွက် မြင့်မားသောအပူချိန်ကိုအသုံးပြုသည်။ သို့သော်၊ Si နှင့် C ၏ ဓာတုတုံ့ပြန်မှုသည် အပူလျော့နည်းသောကြောင့်၊ တုံ့ပြန်မှုကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် အခြားဓာတ်ပြုပစ္စည်းများကို ထပ်ထည့်ရမည်။ ထို့ကြောင့်၊ ပညာရှင်အများအပြားသည် ဤအခြေခံဖြင့် တိုးတက်ကောင်းမွန်သော မိမိကိုယ်ကို ပြန့်ပွားစေသော ပေါင်းစပ်မှုနည်းလမ်းကို လှုံ့ဆော်ပေးသည့်ကိရိယာကို မိတ်ဆက်ပေးခဲ့သည်။ ကိုယ်တိုင်ပြန့်ပွားရေးနည်းလမ်းသည် အကောင်အထည်ဖော်ရန်အတော်လေးလွယ်ကူပြီး အမျိုးမျိုးသောပေါင်းစပ်မှုဘောင်များသည် တည်ငြိမ်စွာထိန်းချုပ်ရန်လွယ်ကူသည်။ အကြီးစားပေါင်းစပ်ပေါင်းစပ်မှုသည် စက်မှုလုပ်ငန်း၏လိုအပ်ချက်များနှင့်ကိုက်ညီသည်။
1999 ခုနှစ်အစောပိုင်းတွင် Bridgeport သည် ပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်ရန် အပူချိန်မြင့်သော ပေါင်းစပ်မှုနည်းလမ်းကို အသုံးပြုခဲ့သည်။SiC အမှုန့်ဒါပေမယ့် အကုန်အကျများတဲ့ ကုန်ကြမ်းအဖြစ် ethoxysilane နဲ့ phenol resin ကို အသုံးပြုခဲ့ပါတယ်။ Gao Pan နှင့် အခြားသူများသည် သန့်စင်သော Si အမှုန့်နှင့် C အမှုန့်များကို ပေါင်းစပ်ရန် ကုန်ကြမ်းအဖြစ် အသုံးပြုကြသည်။SiC အမှုန့်အာဂွန်လေထုအတွင်း အပူချိန်မြင့်တုံ့ပြန်မှု။ Ning Lina သည် အမှုန်အမွှားကြီးများကို ပြင်ဆင်သည်။SiC အမှုန့်ဆင့်ပွားပေါင်းစပ်မှုအားဖြင့်။
China Electronics Technology Group Corporation of Second Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation မှ ထုတ်လုပ်သော အလယ်အလတ်ကြိမ်နှုန်း induction အပူပေးမီးဖိုသည် ဆီလီကွန်မှုန့်နှင့် ကာဗွန်အမှုန့်များကို အချို့သော stoichiometric အချိုးတွင် အညီအမျှ ရောစပ်ပြီး ဂရပ်ဖိုက်အတုံးထဲတွင် ထည့်ထားသည်။ ဟိဖိုက်တာအပူပေးရန်အတွက် အလယ်အလတ်ကြိမ်နှုန်း induction အပူပေးမီးဖိုတွင် ထားရှိပြီး အပူချိန်နိမ့်သောအဆင့်နှင့် အပူချိန်မြင့်အဆင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်များကို ပေါင်းစပ်ဖွဲ့စည်းကာ အသွင်ပြောင်းရန်အတွက် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုကို အသုံးပြုပါသည်။ low-temperature အဆင့်ရှိ β-SiC ပေါင်းစပ်တုံ့ပြန်မှု၏ အပူချိန်သည် Si ၏ volatilization အပူချိန်ထက် နိမ့်သောကြောင့်၊ မြင့်မားသောလေဟာနယ်အောက်တွင် β-SiC ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် မိမိကိုယ်ကို ပြန့်ပွားမှုကို သေချာစေနိုင်သည်။ α-SiC ပေါင်းစပ်မှုတွင် အာဂွန်၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှင့် HCl ဓာတ်ငွေ့များကို မိတ်ဆက်သည့်နည်းလမ်းသည် ပြိုကွဲခြင်းမှ ကာကွယ်ပေးသည်။SiC အမှုန့်မြင့်မားသောအပူချိန်အဆင့်တွင်၊ α-SiC အမှုန့်တွင်နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုကိုထိရောက်စွာလျှော့ချနိုင်သည်။
Shandong Tianyue သည် ဆီလီကွန်ကုန်ကြမ်းအဖြစ် ဆီလီကွန်ကုန်ကြမ်းနှင့် ကာဗွန်အမှုန့်ကို ကာဗွန်ကုန်ကြမ်းအဖြစ် အသုံးပြုကာ ပေါင်းစပ်မီးဖိုကို ဒီဇိုင်းရေးဆွဲခဲ့သည်။ မိတ်ဆက်ပေးလိုက်သော ကုန်ကြမ်းဓာတ်ငွေ့ပမာဏကို အဆင့်နှစ်ဆင့်ပေါင်းစပ်နည်းဖြင့် ချိန်ညှိထားပြီး နောက်ဆုံးပေါင်းစပ်ဖန်တီးထားသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန်အရွယ်အစားမှာ 50 နှင့် 5 000 အွမ်ကြားဖြစ်သည်။
1 အမှုန့်ပေါင်းစပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်၏ထိန်းချုပ်ရေးအချက်များ
1.1 အမှုန်အမွှားအရွယ်အစား ကြည်လင်ကြီးထွားမှုအပေါ် သက်ရောက်မှု
ဆီလီကွန်ကာဗိုက်မှုန့်၏ အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားသည် နောက်ဆက်တွဲ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုအပေါ် အလွန်အရေးကြီးသော လွှမ်းမိုးမှုရှိပါသည်။ PVT နည်းလမ်းဖြင့် SiC single crystal ၏ ကြီးထွားမှုသည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့်တွင် ဆီလီကွန်နှင့် ကာဗွန်၏ အံသွားအချိုးကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် အဓိကအားဖြင့် အောင်မြင်ပြီး ဓာတ်ငွေ့အဆင့်တွင် ဆီလီကွန်နှင့် ကာဗွန်၏ အံသွားအချိုးသည် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်မှုန့်၏ အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ . ကြီးထွားမှုစနစ်၏ စုစုပေါင်းဖိအားနှင့် ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အချိုးသည် အမှုန်အရွယ်အစား ကျဆင်းလာသည်နှင့်အမျှ တိုးလာသည်။ အမှုန်အရွယ်အစား 2-3 မီလီမီတာမှ 0.06 မီလီမီတာသို့ လျော့နည်းသွားသောအခါ၊ ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အချိုးသည် 1.3 မှ 4.0 သို့ တိုးလာသည်။ အမှုန်အမွှားများသည် အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ သေးငယ်သောအခါ Si partial pressure တိုးလာပြီး Si film သည် ကြီးထွားလာသော crystal ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ဖွဲ့စည်းကာ၊ polymorphism၊ point defects နှင့် line defects များကို သက်ရောက်စေသည့် gas-liquid-solid growth ကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်၊ crystal ၌။ ထို့ကြောင့်၊ သန့်စင်သော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်မှုန့်၏ အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားကို ကောင်းမွန်စွာ ထိန်းချုပ်ရပါမည်။
ထို့အပြင်၊ SiC အမှုန်အမွှားများ၏ အရွယ်အစားသည် သေးငယ်သောအခါ၊ အမှုန့်သည် ပိုမိုလျင်မြန်စွာ ပြိုကွဲသွားကာ SiC တစ်ခုတည်း ပုံဆောင်ခဲများ အလွန်အကျွံ ကြီးထွားမှုကို ဖြစ်စေသည်။ တစ်ဖက်တွင်၊ SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှု၏ အပူချိန်မြင့်မားသောပတ်ဝန်းကျင်တွင်၊ ပေါင်းစပ်ခြင်းနှင့် ပြိုကွဲခြင်းဖြစ်စဉ်နှစ်ခုကို တစ်ပြိုင်နက်လုပ်ဆောင်သည်။ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်သည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့်နှင့် Si၊ Si2C၊ SiC2 ကဲ့သို့သော အစိုင်အခဲအဆင့်တွင် ကာဗွန်ကို ကွဲကြေစေပြီး၊ ပိုလီခရစ်စတယ်အမှုန့်၏ ပြင်းထန်သော ကာဗွန်ထုတ်ခြင်းနှင့် ပုံဆောင်ခဲတွင် ကာဗွန်ပါဝင်မှုတို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ အမှုန့်၏ပြိုကွဲနှုန်းအတော်လေးမြန်သောအခါ၊ စိုက်ပျိုးထားသော SiC တစ်ခုတည်းပုံဆောင်ခဲ၏ ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံသည် ပြောင်းလဲသွားတတ်သောကြောင့် စိုက်ပျိုးထားသော SiC တစ်ခုတည်း၏အရည်အသွေးကို ထိန်းချုပ်ရန်ခက်ခဲစေသည်။
1.2 အမှုန့်သလင်းကျောက်၏အသွင်သဏ္ဍာန်ကြည်လင်ကြီးထွားမှုအပေါ်အကျိုးသက်ရောက်မှု
PVT နည်းလမ်းဖြင့် SiC single crystal ၏ ကြီးထွားမှုသည် မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် sublimation-recrystallization လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။ SiC ကုန်ကြမ်း၏ ပုံဆောင်ခဲပုံစံသည် ကြည်လင်ကြီးထွားမှုအပေါ် အရေးပါသော လွှမ်းမိုးမှုရှိပါသည်။ အမှုန့်ပေါင်းစပ်မှုဖြစ်စဉ်တွင်၊ ယူနစ်ဆဲလ်၏ ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန်ရှိသော ကုဗဖွဲ့စည်းပုံဖြင့် အပူချိန်နိမ့်သောပေါင်းစပ်အဆင့် (β-SiC) နှင့် အပူချိန်မြင့်ပေါင်းစပ်မှုအဆင့် (α-SiC) ကို အဓိကအားဖြင့် ထုတ်လုပ်မည်ဖြစ်သည်။ . ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲပုံစံများစွာရှိပြီး ကျဉ်းမြောင်းသောအပူချိန်ထိန်းချုပ်မှုအကွာအဝေးရှိသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ 3C-SiC သည် အပူချိန် 1900°C အထက်တွင် 4H/6H-SiC ကဲ့သို့သော ဆဋ္ဌဂံဆီလီကွန်ကာဗိုက် polymorph အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားပါမည်။
တစ်ခုတည်းသော crystal ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ crystals များကြီးထွားရန်အတွက် β-SiC အမှုန့်ကိုအသုံးပြုသောအခါ၊ ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အံသွားအချိုးသည် 5.5 ထက်ကြီးပြီး၊ α-SiC အမှုန့်ကို crystals များကြီးထွားရန်အတွက်အသုံးပြုသောအခါ၊ silicon-carbon molar ratio သည် 1.2 ဖြစ်သည်။ အပူချိန်တက်လာသောအခါ၊ Crucible တွင် အဆင့်အကူးအပြောင်းတစ်ခု ဖြစ်ပေါ်သည်။ ဤအချိန်တွင်၊ ဓာတ်ငွေ့အဆင့်ရှိ အံသွားအချိုးသည် ပိုမိုကြီးမားလာပြီး ကျောက်သလင်းကြီးထွားမှုကို အထောက်အကူမပြုပေ။ ထို့အပြင်၊ ကာဗွန်၊ ဆီလီကွန်နှင့် ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် အပါအဝင် အခြားသော ဓာတ်ငွေ့အဆင့် အညစ်အကြေးများကို အဆင့်အကူးအပြောင်းဖြစ်စဉ်တွင် အလွယ်တကူ ထုတ်ပေးပါသည်။ ဤအညစ်အကြေးများရှိနေခြင်းကြောင့် crystal သည် microtubes များပေါက်ဖွားလာပြီး ပျက်ပြယ်သွားစေသည်။ ထို့ကြောင့် အမှုန့်သလင်းကျောက်ပုံစံကို တိကျစွာ ထိန်းချုပ်ရပါမည်။
1.3 အမှုန့်အညစ်အကြေးများ ကြည်လင်ကြီးထွားမှုအပေါ် သက်ရောက်မှု
SiC အမှုန့်တွင် အညစ်အကြေးပါဝင်မှုသည် ပုံသဏ္ဍာန်ကြီးထွားနေစဉ်အတွင်း အလိုအလျောက် နျူကလိယကို သက်ရောက်စေသည်။ အညစ်အကြေးပါဝင်မှု မြင့်မားလေ၊ သလင်းကျောက်သည် သူ့အလိုလို နူကလိယဖြစ်စေရန် ဖြစ်နိုင်ခြေနည်းလေဖြစ်သည်။ SiC အတွက်၊ အဓိကသတ္တုညစ်ညမ်းမှုများတွင် B၊ Al၊ V၊ နှင့် Ni တို့ ပါဝင်ပြီး ဆီလီကွန်မှုန့်နှင့် ကာဗွန်အမှုန့်များကို လုပ်ဆောင်နေစဉ်အတွင်း ပြုပြင်ရေးကိရိယာများဖြင့် မိတ်ဆက်နိုင်သည်။ ၎င်းတို့အနက် B နှင့် Al တို့သည် SiC ရှိ ပင်မရေတိမ်ပိုင်း စွမ်းအင်အဆင့် လက်ခံသည့် အညစ်အကြေးများဖြစ်ပြီး SiC ခုခံနိုင်စွမ်းကို ကျဆင်းစေသည်။ အခြားသတ္တုအညစ်အကြေးများသည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် SiC တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲများ၏ မတည်မငြိမ်လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး မြင့်မားသောသန့်ရှင်းသော semi- insulating single crystal substrates များ၏ လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိမည်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် သန့်စင်မှုမြင့်သော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်ကို တတ်နိုင်သမျှ ပေါင်းစပ်ရပါမည်။
1.4 အမှုန့်တွင် နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှု ကြည်လင်ကြီးထွားမှုအပေါ် သက်ရောက်မှု
နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုအဆင့်သည် တစ်ခုတည်းသော crystal substrate ၏ ခံနိုင်ရည်အား ဆုံးဖြတ်သည်။ အဓိကထုတ်လုပ်သူများအနေဖြင့် အမှုန့်ပေါင်းစပ်မှုအတွင်း ရင့်ကျက်သောပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်နှင့်အညီ ဓာတုပစ္စည်းအတွင်းရှိ နိုက်ထရိုဂျင်ဆေးပါဝင်မှုအား ချိန်ညှိရန် လိုအပ်သည်။ သန့်စင်မှုမြင့်မားသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာများသည် စစ်ဘက်အမာခံ အီလက်ထရွန်နစ် အစိတ်အပိုင်းများအတွက် အလားအလာအကောင်းဆုံးပစ္စည်းများဖြစ်သည်။ မြင့်မားသောခံနိုင်ရည်နှင့် အစွမ်းထက်သောလျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများရှိသော သန့်စင်မှုရှိသော semi- insulating single crystal substrate များကို ကြီးထွားစေရန်၊ substrate အတွင်းရှိ ပင်မညစ်ညမ်းနိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုကို အနိမ့်ဆုံးအဆင့်တွင် ထိန်းချုပ်ရပါမည်။ လျှပ်ကူးနိုင်သော တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာများသည် နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုကို အတော်လေးမြင့်မားသော အာရုံစူးစိုက်မှုဖြင့် ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်သည်။
2 အမှုန့်ပေါင်းစပ်မှုအတွက် သော့ထိန်းနည်းပညာ
ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာများ၏ မတူညီသောအသုံးပြုမှုပတ်ဝန်းကျင်ကြောင့်၊ ကြီးထွားမှုအမှုန့်များအတွက် ပေါင်းစပ်နည်းပညာသည်လည်း ကွဲပြားသောလုပ်ငန်းစဉ်များရှိပါသည်။ N-type conductive single crystal ကြီးထွားမှုအမှုန့်များအတွက်၊ မြင့်မားသောညစ်ညမ်းသန့်စင်မှုနှင့် single phase လိုအပ်ပါသည်။ semi- insulating single crystal growth powders များအတွက် နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုကို တင်းကြပ်စွာ ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။
2.1 အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားထိန်းချုပ်မှု
2.1.1 Synthesis အပူချိန်
အခြားသော လုပ်ငန်းစဉ်အခြေအနေများကို မပြောင်းလဲဘဲ 1900 ℃ ၊ 2000 ℃ ၊ 2100 ℃ နှင့် 2200 ℃ ပေါင်းစပ်ထားသော အပူချိန်တွင် ထုတ်ပေးသော SiC အမှုန့်များကို နမူနာနှင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ ပုံ 1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အမှုန်အရွယ်အစားသည် 1900 ℃ တွင် 250 ~ 600 μm ရှိပြီး အမှုန်အရွယ်အစားသည် 2000 ℃ တွင် 600 ~ 850 μm အထိတိုးလာကာ အမှုန်အရွယ်အစား သိသိသာသာပြောင်းလဲသွားသည်ကိုတွေ့မြင်နိုင်ပါသည်။ အပူချိန် 2100 ဒီဂရီအထိ ဆက်လက်မြင့်တက်နေချိန်တွင် SiC အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားမှာ 850 ~ 2360 μm ဖြစ်ပြီး တိုးလာမှုသည် နူးညံ့သည်။ 2200 ℃ တွင် SiC ၏ အမှုန်အရွယ်အစားသည် 2360 μm ခန့်တွင် တည်ငြိမ်သည်။ 1900 ℃မှပေါင်းစပ်အပူချိန်တိုးလာခြင်းသည် SiC အမှုန်အရွယ်အစားအပေါ်အပြုသဘောဆောင်သောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိသည်။ ပေါင်းစပ်အပူချိန် 2100 ℃မှ ဆက်လက်တိုးလာသောအခါ၊ အမှုန်အရွယ်အစား သိသိသာသာ ပြောင်းလဲခြင်းမရှိတော့ပါ။ ထို့ကြောင့် ပေါင်းစပ်အပူချိန်ကို 2100 ℃ဟု သတ်မှတ်သောအခါ စွမ်းအင်သုံးစွဲမှု နည်းပါးစွာဖြင့် ပိုကြီးသော အမှုန်အရွယ်အစားကို ပေါင်းစပ်နိုင်သည်။
2.1.2 Synthesis အချိန်
အခြားသော လုပ်ငန်းစဉ်အခြေအနေများ မပြောင်းလဲဘဲ ပေါင်းစပ်ချိန်ကို 4 နာရီ၊ 8 နာရီနှင့် 12 နာရီ အသီးသီး သတ်မှတ်ထားသည်။ ထုတ်လုပ်ထားသော SiC အမှုန့်နမူနာခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို ပုံ 2 တွင်ပြသထားသည်။ ပေါင်းစပ်ချိန်သည် SiC ၏အမှုန်အရွယ်အစားအပေါ် သိသာထင်ရှားသောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိသည်ကိုတွေ့ရှိရသည်။ ပေါင်းစပ်ချိန်သည် 4 နာရီဖြစ်သောအခါ၊ အမှုန်အရွယ်အစားကို အဓိကအားဖြင့် 200 μm တွင် ဖြန့်ဝေသည်။ ပေါင်းစပ်ချိန်သည် 8 နာရီဖြစ်သောအခါ၊ ဓာတုအမှုန်အမွှားအရွယ်အစားသည် သိသိသာသာတိုးလာပြီး အဓိကအားဖြင့် 1 000 μm ခန့်တွင် ဖြန့်ဝေသည်။ ပေါင်းစပ်ချိန်သည် ဆက်လက်တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အမှုန်အရွယ်အစားသည် ပိုမိုကြီးထွားလာပြီး အဓိကအားဖြင့် 2 000 μm ခန့်တွင် ဖြန့်ဝေသည်။
2.1.3 ကုန်ကြမ်းအမှုန်အမွှားများ၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှု
ပြည်တွင်းဆီလီကွန်ပစ္စည်းထုတ်လုပ်မှုကွင်းဆက်သည် တဖြည်းဖြည်းတိုးတက်ကောင်းမွန်လာသည်နှင့်အမျှ ဆီလီကွန်ပစ္စည်းများ၏ သန့်စင်မှုမှာလည်း ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်လာပါသည်။ လက်ရှိတွင်၊ ပေါင်းစပ်မှုတွင်အသုံးပြုသော ဆီလီကွန်ပစ္စည်းများကို ပုံ 3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အမှုန့်ကြိတ်ဆီလီကွန်နှင့် အမှုန့်ဆီလီကွန်အဖြစ် ပိုင်းခြားထားပါသည်။
ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပေါင်းစပ်မှု စမ်းသပ်မှုပြုလုပ်ရန် မတူညီသော ဆီလီကွန်ကုန်ကြမ်းများကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဓာတုထုတ်ကုန်များ၏ နှိုင်းယှဉ်ချက်ကို ပုံ 4 တွင်ပြသထားသည်။ စီလီကွန်ကုန်ကြမ်းတုံးများကို အသုံးပြုသည့်အခါ ထုတ်ကုန်တွင် Si ဒြပ်စင်အများအပြားပါရှိကြောင်း ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာဖော်ပြသည်။ ဆီလီကွန်တုံးကို ဒုတိယအကြိမ် ချေမှုန်းပြီးနောက်၊ ဓာတုထုတ်ကုန်ရှိ Si ဒြပ်စင်သည် သိသိသာသာ လျော့ကျသွားသော်လည်း ၎င်းသည် ဆက်လက်တည်ရှိနေပါသည်။ နောက်ဆုံးတွင်၊ ဆီလီကွန်မှုန့်ကို ပေါင်းစပ်ရန်အတွက် အသုံးပြုပြီး ထုတ်ကုန်တွင် SiC တစ်ခုတည်းသာ ရှိနေပါသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ အရွယ်အစားကြီးမားသော ဆီလီကွန်သည် မျက်နှာပြင်ပေါင်းစပ်မှုတုံ့ပြန်မှုကို ဦးစွာပြုလုပ်ရန် လိုအပ်ပြီး မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ကို ပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်ထားသောကြောင့် အတွင်းပိုင်း Si အမှုန့်ကို C အမှုန့်နှင့် ထပ်မံပေါင်းစပ်ခြင်းမှ တားဆီးနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဘလောက်ဆီလီကွန်ကို ကုန်ကြမ်းအဖြစ်အသုံးပြုပါက၊ ၎င်းကို ကြိတ်ချေပြီး ကြည်လင်ကြီးထွားမှုအတွက် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်ကိုရရှိရန် ဒုတိယပေါင်းစပ်ပေါင်းစပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်ပါသည်။
2.2 Powder crystal form control
2.2.1 ပေါင်းစပ်အပူချိန်၏လွှမ်းမိုးမှု
အခြားသော လုပ်ငန်းစဉ်အခြေအနေများကို မပြောင်းလဲဘဲ ထိန်းသိမ်းထားခြင်းဖြင့် ပေါင်းစပ်အပူချိန်သည် 1500 ℃ , 1700 ℃ , 1900 ℃ , နှင့် 2100 ℃ , နှင့် ထုတ်လုပ်လိုက်သော SiC အမှုန့်ကို နမူနာယူပြီး ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာသည်။ ပုံ 5 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း β-SiC သည် မြေသားအဝါရောင်ဖြစ်ပြီး α-SiC သည် အရောင်ပိုဖျော့သည်။ ပေါင်းစပ်ထားသော အမှုန့်များ၏ အရောင်နှင့် ပုံသဏ္ဍာန်ကို လေ့လာခြင်းဖြင့်၊ ပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်ထားသော ထုတ်ကုန်သည် အပူချိန် 1500 ℃ နှင့် 1700 ℃ တွင် β-SiC ဖြစ်ကြောင်း ဆုံးဖြတ်နိုင်ပါသည်။ 1900 ℃ တွင် အရောင်ဖျော့လာပြီး ဆဋ္ဌဂံအမှုန်များ ပေါ်လာပြီး အပူချိန် 1900 ℃ တက်လာပြီးနောက် အဆင့်အကူးအပြောင်းတစ်ခု ဖြစ်ပေါ်ကာ β-SiC ၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းကို α-SiC အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ အပူချိန် 2100 ဒီဂရီအထိ ဆက်လက်မြင့်တက်လာသောအခါ၊ ပေါင်းစပ်ထားသော အမှုန်များသည် ဖောက်ထွင်းမြင်ရပြီး α-SiC သည် အခြေခံအားဖြင့် ပြောင်းလဲသွားသည်ကို တွေ့ရှိရသည်။
2.2.2 ပေါင်းစပ်အချိန်၏အကျိုးသက်ရောက်မှု
အခြားသော လုပ်ငန်းစဉ်အခြေအနေများ မပြောင်းလဲဘဲ ပေါင်းစပ်ချိန်ကို 4 နာရီ၊ 8 နာရီနှင့် 12 နာရီ အသီးသီး သတ်မှတ်ထားသည်။ ထုတ်လုပ်ထားသော SiC အမှုန့်ကို diffractometer (XRD) ဖြင့်နမူနာယူပြီး ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပါသည်။ ရလဒ်များကို ပုံ 6 တွင် ပြထားသည်။ ပေါင်းစပ်ချိန်သည် SiC အမှုန့်ဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော ထုတ်ကုန်အပေါ် သက်ရောက်မှုအချို့ရှိသည်။ ပေါင်းစပ်ချိန်သည် 4 နာရီနှင့် 8 နာရီဖြစ်သောအခါ၊ ပေါင်းစပ်ထုတ်ကုန်သည် အဓိကအားဖြင့် 6H-SiC ဖြစ်သည်။ ပေါင်းစပ်ချိန်သည် 12 နာရီဖြစ်ပြီး 15R-SiC သည် ထုတ်ကုန်တွင် ပေါ်လာသည်။
2.2.3 ကုန်ကြမ်းအချိုးအစား လွှမ်းမိုးမှု
အခြားလုပ်ငန်းစဉ်များ မပြောင်းလဲဘဲ၊ ဆီလီကွန်-ကာဗွန်ဒြပ်စင်များ ပမာဏကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီး ပေါင်းစပ်စမ်းသပ်မှုများအတွက် အချိုးများမှာ 1.00၊ 1.05၊ 1.10 နှင့် 1.15 အသီးသီးဖြစ်သည်။ ရလဒ်များကို ပုံ 7 တွင်ပြသထားသည်။
XRD spectrum မှ၊ ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အချိုးအစားသည် 1.05 ထက်ကြီးသောအခါ၊ ပိုလျှံသော Si သည် ထုတ်ကုန်တွင်ပေါ်လာပြီး ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အချိုးအစားသည် 1.05 ထက်နည်းသောအခါ၊ ပိုလျှံ C ပေါ်လာသည်ကိုတွေ့နိုင်သည်။ ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အချိုးအစားသည် 1.05 ဖြစ်သောအခါ၊ ဓာတုပစ္စည်းရှိ အခမဲ့ကာဗွန်ကို အခြေခံအားဖြင့် ဖယ်ထုတ်ပြီး အခမဲ့ဆီလီကွန်မပေါ်ပါ။ ထို့ကြောင့်၊ ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အချိုးအချိုးသည် မြင့်မားသောသန့်ရှင်းမှု SiC ကိုပေါင်းစပ်ရန် 1.05 ဖြစ်သင့်သည်။
2.3 အမှုန့်တွင် နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုနည်းသော ထိန်းချုပ်မှု
2.3.1 ဓာတုကုန်ကြမ်း
ဤစမ်းသပ်မှုတွင် အသုံးပြုသည့် ကုန်ကြမ်းများမှာ သန့်စင်မြင့် ကာဗွန်အမှုန့်နှင့် အလယ်အလတ် အချင်း 20 μm ရှိသော သန့်စင်မြင့် ဆီလီကွန်မှုန့်တို့ ဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏သေးငယ်သောအမှုန်အမွှားအရွယ်အစားနှင့်ကြီးမားသောတိကျသောမျက်နှာပြင်ဧရိယာကြောင့်၎င်းတို့သည် N2 ကိုလေထဲတွင်စုပ်ယူရန်လွယ်ကူသည်။ အမှုန့်ကို ပေါင်းစပ်သောအခါ၊ ၎င်းကို အမှုန့်၏ ပုံဆောင်ခဲပုံစံသို့ ယူဆောင်သွားမည်ဖြစ်သည်။ N-type crystals များကြီးထွားမှုအတွက်၊ အမှုန့်တွင် N2 ၏မညီမညာသောဆေးများသည် crystal ၏မညီညာသောခံနိုင်ရည်ကိုဖြစ်ပေါ်စေပြီး crystal form တွင်ပင်ပြောင်းလဲမှုများဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကို မိတ်ဆက်ပြီးနောက် ပေါင်းစပ်ပြုလုပ်ထားသော အမှုန့်၏ နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုသည် သိသိသာသာနည်းပါးသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ဟိုက်ဒရိုဂျင် မော်လီကျူးများ၏ ထုထည်သည် သေးငယ်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။ N2 သည် ကာဗွန်အမှုန့်နှင့် ဆီလီကွန်အမှုန့်များတွင် စုပ်ယူထားသော မျက်နှာပြင်မှ အပူပေးပြီး ပြိုကွဲသွားသောအခါ H2 သည် ၎င်း၏သေးငယ်သောထုထည်နှင့် အမှုန့်များကြားရှိ ကွာဟချက်သို့ N2 ၏ အနေအထားကို အစားထိုးကာ N2 သည် လေဟာနယ်ဖြစ်စဉ်အတွင်း သစ်တုံးမှ လွတ်မြောက်သွားသည်၊ နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုကို ဖယ်ရှားခြင်း၏ ရည်ရွယ်ချက်ကို အောင်မြင်ခြင်း။
2.3.2 Synthesis လုပ်ငန်းစဉ်
ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်ကို ပေါင်းစပ်စဉ်အတွင်း၊ ကာဗွန်အက်တမ်နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်အက်တမ်များ၏ အချင်းဝက်သည် ဆင်တူသောကြောင့်၊ နိုက်ထရိုဂျင်သည် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်တွင် ကာဗွန်လစ်လပ်နေရာများကို အစားထိုးပြီး နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုကို တိုးစေသည်။ ဤစမ်းသပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်သည် H2 ကိုမိတ်ဆက်သည့်နည်းလမ်းကိုလက်ခံပြီး H2 သည် C2H2၊ C2H နှင့် SiH ဓာတ်ငွေ့များထုတ်လုပ်ရန်အတွက် C2H2၊ C2H နှင့် SiH ဓာတ်ငွေ့များထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ပေါင်းစပ်ထားသော crucible တွင် ကာဗွန်နှင့် ဆီလီကွန်ဒြပ်စင်များနှင့် ဓာတ်ပြုပါသည်။ ကာဗွန်ဒြပ်စင်ပါဝင်မှုသည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့် ထုတ်လွှင့်မှုမှတစ်ဆင့် တိုးလာကာ ကာဗွန်လစ်လပ်နေရာများကို လျှော့ချပေးသည်။ နိုက်ထရိုဂျင် ဖယ်ရှားခြင်း၏ ရည်ရွယ်ချက်မှာ အောင်မြင်သည်။
2.3.3 လုပ်ငန်းစဉ် နောက်ခံ နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုကို ထိန်းချုပ်ခြင်း။
ကြီးမားသော porosity ရှိသော ဂရပ်ဖိုက်များကို ဓာတ်ငွေ့အဆင့် အစိတ်အပိုင်းများတွင် Si အငွေ့ကို စုပ်ယူရန်၊ ဓာတ်ငွေ့အဆင့် အစိတ်အပိုင်းများတွင် Si ကို လျှော့ချရန်နှင့် C/Si တိုးလာစေရန် နောက်ထပ် C အရင်းအမြစ်များအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ဂရပ်ဖိုက်များ သည် Si 2C ၊ SiC2 နှင့် SiC တို့ကိုထုတ်လုပ်ရန် Si လေထုနှင့် ညီမျှသည်၊ ၎င်းသည် ကြီးထွားမှုလေထုထဲသို့ ဂရပ်ဖိုက် C ရင်းမြစ်မှ C ကို ယူဆောင်ကာ C အချိုးကို တိုးစေပြီး ကာဗွန်-ဆီလီကွန်အချိုးကိုလည်း တိုးမြင့်စေပါသည်။ . ထို့ကြောင့်၊ ကာဗွန်-ဆီလီကွန် အချိုးအစားကို ကြီးမားသော porosity ရှိသော graphite crucibles များကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့်၊ ကာဗွန်လစ်လပ်နေရာများကို လျှော့ချရန်နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်ကို ဖယ်ရှားခြင်း၏ ရည်ရွယ်ချက်ကို ရရှိစေရန် တိုးမြှင့်နိုင်သည်။
3 ပုံဆောင်ခဲမှုန့် ပေါင်းစပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်ကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းနှင့် ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်း။
3.1 ပေါင်းစပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်၏မူရင်းနှင့် ဒီဇိုင်း
အမှုန်အမွှားအရွယ်အစား၊ ပုံဆောင်ခဲပုံစံနှင့် နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှု ထိန်းချုပ်ခြင်းဆိုင်ရာ အထက်ဖော်ပြပါ ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်လေ့လာမှုမှတစ်ဆင့် ပေါင်းစပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို အဆိုပြုပါသည်။ High-purity C အမှုန့် နှင့် Si အမှုန့်များကို ရွေးချယ်ထားပြီး ၎င်းတို့ကို ဆီလီကွန်-ကာဗွန်အချိုး 1.05 အရ ဂရပ်ဖိုက်အပေါက်ထဲသို့ အညီအမျှ ရောစပ်ထားသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်အဆင့်များကို အဓိကအားဖြင့် အဆင့်လေးဆင့် ခွဲခြားထားသည်။
1) Low-temperature denitrification process ၊ 5×10-4 Pa သို့ ဖုန်စုပ်ပြီး ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကို မိတ်ဆက်ကာ အခန်းတွင်း ဖိအား 80 kPa ခန့်ဖြစ်စေကာ 15 မိနစ်ကြာ ထိန်းသိမ်းထားပြီး လေးကြိမ် ထပ်ခါထပ်ခါ ပြုလုပ်ပါ။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် ကာဗွန်အမှုန့်နှင့် ဆီလီကွန်မှုန့်များ၏ မျက်နှာပြင်ရှိ နိုက်ထရိုဂျင်ဒြပ်စင်များကို ဖယ်ရှားနိုင်သည်။
2) High-temperature denitrification process ၊ 5×10-4 Pa သို့ ဖုန်စုပ်ပြီးနောက် 950 ℃ တွင် အပူပေးကာ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကို မိတ်ဆက်ကာ အခန်းတွင်း ဖိအား 80 kPa ခန့်ဖြစ်စေကာ 15 မိနစ်ကြာ ထိန်းသိမ်းထားကာ လေးကြိမ် ထပ်ခါထပ်ခါ ပြုလုပ်ပါ။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် ကာဗွန်အမှုန့်များနှင့် ဆီလီကွန်မှုန့်များ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ နိုက်ထရိုဂျင်ဒြပ်စင်များကို ဖယ်ရှားနိုင်ပြီး အပူရှိန်အတွင်းရှိ နိုက်ထရိုဂျင်ကို မောင်းနှင်နိုင်သည်။
3) အပူချိန်နိမ့်အဆင့် ဖြစ်စဉ်ကို ပေါင်းစပ်ပြီး 5×10-4 Pa သို့ ဖယ်ထုတ်ပြီးနောက် 1350 ℃ အထိ အပူပေးကာ 12 နာရီကြာ ထားရှိကာ အခန်းတွင်း ဖိအား 80 kPa ခန့်ဖြစ်အောင် ဟိုက်ဒရိုဂျင် မိတ်ဆက်ကာ 1 နာရီကြာ ထားရှိပါ။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် ပေါင်းစပ်မှုဖြစ်စဉ်အတွင်း နိုက်ထရိုဂျင် မတည်ငြိမ်မှုကို ဖယ်ရှားနိုင်သည်။
4) မြင့်မားသောအပူချိန်အဆင့်လုပ်ငန်းစဉ်ကိုပေါင်းစပ်ခြင်း၊ မြင့်မားသောသန့်ရှင်းသောဟိုက်ဒရိုဂျင်နှင့်အာဂွန်ရောစပ်ဓာတ်ငွေ့များ၏အချို့သောဓာတ်ငွေ့ထုထည်စီးဆင်းမှုအချိုးဖြင့်ဖြည့်ပါ၊ အခန်းဖိအား 80 kPa ခန့်ဖြစ်အောင်၊ အပူချိန် 2100 ဒီဂရီအထိမြှင့်တင်ပါ၊ 10 နာရီကြာထားပါ။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် β-SiC မှ α-SiC သို့ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်အသွင်ပြောင်းခြင်းကို ပြီးမြောက်စေပြီး ပုံဆောင်ခဲအမှုန်များ ကြီးထွားမှုကို ပြီးမြောက်စေသည်။
နောက်ဆုံးအနေနဲ့ အခန်းအပူချိန်ကို အခန်းအပူချိန်အထိ အေးသွားအောင်စောင့်ပါ၊ လေထုဖိအားကိုဖြည့်ပြီး အမှုန့်ကိုထုတ်လိုက်ပါ။
3.2 အမှုန့်ပြုလုပ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်
အမှုန့်ကို အထက်ဖော်ပြပါ လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့် ပေါင်းစပ်ပြီးနောက်၊ အခမဲ့ ကာဗွန်၊ ဆီလီကွန် နှင့် အခြားသတ္တု အညစ်အကြေးများကို ဖယ်ရှားပြီး အမှုန်အရွယ်အစားကို စစ်ဆေးရန် ၎င်းကို နောက်ပိုင်းတွင် လုပ်ဆောင်ရပါမည်။ ပထမဦးစွာ ပေါင်းစပ်ထားသောအမှုန့်ကို ကြိတ်ချေရန်အတွက် ဘောလုံးစက်တစ်ခုတွင် ထားရှိကာ ကြေမွသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်ကို muffle furnace တွင် ထားရှိကာ အောက်ဆီဂျင်ဖြင့် 450°C အထိ အပူပေးသည်။ အမှုန့်တွင်ရှိသော အလကားကာဗွန်ကို အခန်းတွင်းမှထွက်သော ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ဓာတ်ငွေ့ကို ထုတ်ပေးရန်အတွက် အပူဖြင့် အောက်ဆီဂျင်ကို ထုတ်လွှတ်ကာ အခမဲ့ကာဗွန်ကို ဖယ်ရှားနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ ထို့နောက် အက်စစ်ဓာတ်သန့်စင်ဆေးရည်ကို ပြင်ဆင်ပြီး ပေါင်းစပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ထွက်လာသော ကာဗွန်၊ ဆီလီကွန်နှင့် ကျန်သတ္တုအညစ်အကြေးများကို သန့်စင်ရန်အတွက် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန်အမွှားများကို သန့်ရှင်းရေးပြုလုပ်ရန်အတွက် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန်အမွှားများကို သန့်စင်ပေးပါသည်။ ပြီးရင် ကျန်နေတဲ့ အက်ဆစ်တွေကို ရေသန့်သန့်နဲ့ ဆေးပြီး အခြောက်ခံပါ။ အခြောက်လှန်းသောအမှုန့်ကို ကြည်လင်ကြီးထွားရန်အတွက် အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားရွေးချယ်ရန်အတွက် တုန်ခါသောစခရင်တွင် စစ်ဆေးထားသည်။
စာတိုက်အချိန်- သြဂုတ်-၀၈-၂၀၂၄