Mfundo ndondomeko yaSiCKukula kwa kristalo kumagawidwa kukhala sublimation ndi kuwonongeka kwa zinthu zopangira pa kutentha kwakukulu, kunyamula zinthu zagasi potengera kutentha kwanyengo, komanso kukula kwa zinthu zagasi pagawo la kristalo. Kutengera izi, mkati mwa crucible imagawidwa m'magawo atatu: malo opangira zinthu, chipinda chakukula ndi kristalo wambewu. Chitsanzo choyerekeza manambala chinajambulidwa potengera kutsutsa kwenikweniSiCzida za kukula kwa kristalo imodzi (onani Chithunzi 1). Powerengera: pansi pacruciblendi 90 mm kutali ndi pansi pa chowotcha cham'mbali, kutentha kwapamwamba kwa crucible ndi 2100 ℃, tinthu tating'onoting'ono ndi 1000 μm, porosity ndi 0.6, kuthamanga kwa kukula ndi 300 Pa, ndi nthawi yakukula ndi 100 h. . Makulidwe a PG ndi 5 mm, m'mimba mwake ndi wofanana ndi mainchesi amkati a crucible, ndipo amapezeka 30 mm pamwamba pa zopangira. Ma sublimation, carbonization, and recrystallization process of the zone raw materials amawerengedwa powerengera, ndipo zomwe zimachitika pakati pa PG ndi gas phase zinthu sizimaganiziridwa. Zowerengera zokhudzana ndi katundu wakuthupi zikuwonetsedwa mu Gulu 1.
Chithunzi 1 Mawerengedwe oyerekeza. (a) Chitsanzo cham'munda chotenthetsera choyerekeza kukula kwa kristalo; (b) Kugawikana kwa gawo lamkati la zovuta zakuthupi komanso zokhudzana nazo
Table 1 Zina zomwe zimagwiritsidwa ntchito powerengera
Chithunzi 2 (a) chikuwonetsa kuti kutentha kwa mawonekedwe omwe ali ndi PG (omwe amatchulidwa kuti 1) ndi apamwamba kuposa mawonekedwe a PG (omwe amadziwika kuti 0) pansi pa PG, komanso otsika kuposa mawonekedwe a 0 pamwamba pa PG. Kutentha kwathunthu kumawonjezeka, ndipo PG imagwira ntchito ngati wothandizira kutentha. Malingana ndi Zithunzi 2 (b) ndi 2 (c), kutentha kwa axial ndi radial kutentha kwapangidwe 1 muzopangira zopangira ndizochepa, kugawa kwa kutentha kumakhala kofanana kwambiri, ndipo sublimation ya zinthuzo ndi yokwanira. Mosiyana ndi malo opangira zinthu, chithunzi 2(c) chikuwonetsa kuti kutentha kwa ma radial pamtundu wa kristalo wamtundu 1 ndikokulirapo, komwe kumatha chifukwa chamitundu yosiyanasiyana yosinthira kutentha, komwe kumathandiza kuti kristaloyo ikule ndi mawonekedwe owoneka bwino. . Mu Chithunzi 2 (d), kutentha kwa malo osiyanasiyana mu crucible kumasonyeza kuwonjezereka pamene kukula kukukula, koma kusiyana kwa kutentha pakati pa kapangidwe ka 0 ndi kamangidwe ka 1 kumachepa pang'onopang'ono m'madera opangira zinthu ndikuwonjezeka pang'onopang'ono m'chipinda chokulirapo.
Chithunzi 2 Kugawa kwa kutentha ndi kusintha kwa crucible. (a) Kugawa kwa kutentha mkati mwa crucible ya kapangidwe 0 (kumanzere) ndi kapangidwe 1 (kumanja) pa 0 h, unit: ℃; (b) Kugawa kwa kutentha pamzere wapakati wa crucible ya kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1 kuchokera pansi pa zopangira mpaka ku kristalo wa mbewu pa 0 h; (c) Kugawa kwa kutentha kuchokera pakati mpaka m'mphepete mwa crucible pambewu ya kristalo (A) ndi zopangira (B), pakati (C) ndi pansi (D) pa 0 h, olamulira opingasa r ndi Seed crystal radius for A, and the raw material area radius for B~D; (d) Kusintha kwa kutentha pakati pa kumtunda (A), zopangira pamwamba (B) ndi pakati (C) za chipinda chokulirapo cha 0 ndi kapangidwe 1 pa 0, 30, 60, ndi 100 h.
Chithunzi 3 chikuwonetsa zoyendera zakuthupi nthawi zosiyanasiyana mu crucible ya kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1. Kuthamanga kwa gasi gawo lazinthu zopangira komanso chipinda chokulira kumawonjezeka ndi kuchuluka kwa malo, ndipo zotengera zakuthupi zimafooka pamene kukula kukukula. . Chithunzi 3 chikuwonetsanso kuti pansi pamikhalidwe yofananira, zopangira zimayamba kujambula pakhoma lakumbali la crucible ndiyeno pansi pa crucible. Komanso, pali recrystallization pamwamba pa zopangira ndipo pang'onopang'ono thickens pamene kukula ikupita. Zithunzi 4 (a) ndi 4 (b) zimasonyeza kuti kuchuluka kwa zinthu zomwe zikuyenda mkati mwa zopangira zimachepa pamene kukula kukukula, ndipo kuchuluka kwa zinthu zomwe zikuyenda pa 100 h ndi pafupifupi 50% ya mphindi yoyamba; komabe, kuthamanga kwake kumakhala kwakukulu m'mphepete chifukwa cha graphitization ya zopangira, ndipo kuthamanga kwapakati pamphepete kumakhala nthawi zoposa 10 zomwe zimathamanga pakati pa 100 h; Kuphatikiza apo, zotsatira za PG mu kapangidwe 1 zimapangitsa kuchuluka kwa zinthu zomwe zikuyenda m'malo opangira 1 kutsika kuposa kapangidwe ka 0. Mu chithunzi 4 (c), kutuluka kwa zinthu m'malo opangira zida komanso chipinda cha kukula chimachepa pang'onopang'ono pamene kukula kukukulirakulira, ndipo kutuluka kwa zinthu m'deralo kukupitirizabe kuchepa, zomwe zimayambitsidwa ndi kutsegula kwa mpweya wotuluka m'mphepete mwa crucible ndi kutsekeka kwa recrystallization pamwamba; m'chipinda chokulirapo, kuchuluka kwa zinthu zamtundu wa 0 kumachepa mwachangu mu 30 h mpaka 16%, ndipo kumangotsika ndi 3% munthawi yotsatira, pomwe kapangidwe ka 1 kamakhala kokhazikika pakukula konse. Chifukwa chake, PG imathandizira kukhazikika kwakuyenda kwazinthu m'chipinda chokulirapo. Chithunzi 4 (d) chikufanizira kuchuluka kwa zinthu zomwe zikuyenda kutsogolo kwa kristalo. Pa nthawi yoyamba ndi 100 h, zoyendera zakuthupi m'dera la kukula kwa kamangidwe 0 zimakhala zamphamvu kuposa zomwe zimapangidwira 1, koma nthawi zonse pamakhala malo othamanga kwambiri pamphepete mwa dongosolo 0, zomwe zimatsogolera kukula kwakukulu m'mphepete. . Kukhalapo kwa PG mu kapangidwe 1 kumapondereza bwino izi.
Chithunzi 3 Kuthamanga kwa zinthu mu crucible. Mayendedwe (kumanzere) ndi ma vectors a liwiro (kumanja) kwa zoyendera za gasi mumagulu 0 ndi 1 nthawi zosiyanasiyana, velocity vector unit: m/s
Chithunzi 4 Kusintha kwa kayendedwe kazinthu. (a) Kusintha kwa kugawa kwapakatikati kwazinthu zopangira ma 0, 30, 60, ndi 100 h, r ndi radius ya malo opangira; (b) Kusintha kwa kugawa kwamtundu wamtundu wapakati pazida zopangira 1 pa 0, 30, 60, ndi 100 h, r ndi utali wozungulira wa malo opangira; (c) Kusintha kwa kayendedwe kazinthu mkati mwa chipinda chokulirapo (A, B) ndi mkati mwazopangira (C, D) za zomangamanga 0 ndi 1 pakapita nthawi; (d) Kugawa kwamtundu wazinthu zoyenda pafupi ndi kristalo wa mbewu zanyumba 0 ndi 1 pa 0 ndi 100 h, r ndi utali wozungulira wa kristalo wa mbewu.
C / Si imakhudza kukhazikika kwa crystalline ndi kachulukidwe kachilema kwa SiC crystal kukula. Chithunzi 5 (a) chikufanizira kugawidwa kwa chiŵerengero cha C / Si cha mapangidwe awiriwa panthawi yoyamba. Chiŵerengero cha C / Si pang'onopang'ono chimachepa kuchokera pansi mpaka pamwamba pa crucible, ndipo chiwerengero cha C / Si cha kapangidwe ka 1 nthawi zonse chimakhala chapamwamba kuposa cha 0 pa malo osiyanasiyana. Zithunzi 5 (b) ndi 5 (c) zikuwonetsa kuti chiŵerengero cha C / Si chimawonjezeka pang'onopang'ono ndi kukula, zomwe zimagwirizana ndi kuwonjezeka kwa kutentha kwa mkati mu gawo lakumapeto la kukula, kuwonjezereka kwa graphitization ya zopangira, ndi zomwe Si. zigawo mu gawo mpweya ndi graphite crucible. Mu chithunzi 5 (d), ma ratios a C / Si a kapangidwe ka 0 ndi kapangidwe ka 1 ndizosiyana kwambiri pansi pa PG (0, 25 mm), koma mosiyana pang'ono pamwamba pa PG (50 mm), ndipo kusiyana kumawonjezeka pang'onopang'ono pamene ikuyandikira kristalo. . Kawirikawiri, chiwerengero cha C / Si cha kapangidwe ka 1 ndipamwamba, chomwe chimathandiza kukhazikika kwa mawonekedwe a kristalo ndi kuchepetsa mwayi wa kusintha kwa gawo.
Chithunzi 5 Kugawa ndi kusintha kwa chiwerengero cha C / Si. (a) Kugawa kwa chiŵerengero cha C / Si mu crucibles ya kapangidwe 0 (kumanzere) ndi kapangidwe 1 (kumanja) pa 0 h; (b) Chiŵerengero cha C / Si pamtunda wosiyana kuchokera pakati pa mzere wa crucible wa kapangidwe 0 pa nthawi zosiyanasiyana (0, 30, 60, 100 h); (c) Chiŵerengero cha C / Si pamtunda wosiyana kuchokera pakati pa mzere wa crucible wa kapangidwe 1 nthawi zosiyanasiyana (0, 30, 60, 100 h); (d) Kuyerekeza kwa chiŵerengero cha C / Si pamtunda wosiyana (0, 25, 50, 75, 100 mm) kuchokera pakati pa mzere wa crucible wa kapangidwe ka 0 (mzere wolimba) ndi kapangidwe 1 (mzere wodutsa) nthawi zosiyanasiyana (0, 30, 60, 100 h).
Chithunzi 6 chikuwonetsa kusintha kwa tinthu m'mimba mwake ndi porosity ya zigawo zazinthu ziwirizi. Chiwerengerocho chikuwonetsa kuti m'mimba mwake yazinthu zopangira zimachepa ndipo porosity imachulukira pafupi ndi khoma la crucible, ndipo m'mphepete mwake porosity ikupitilizabe kukula ndipo m'mimba mwake imacheperachepera pomwe kukula kukukula. The pazipita m'mphepete porosity ndi za 0,99 pa 100 h, ndi osachepera tinthu awiri ndi za 300 μm. The tinthu m'mimba mwake ukuwonjezeka ndi porosity amachepetsa pamwamba pamwamba pa zopangira, lolingana recrystallization. The makulidwe a recrystallization m'dera kuwonjezeka pamene kukula ikupita, ndi tinthu kukula ndi porosity akupitiriza kusintha. The pazipita tinthu awiri kufika oposa 1500 μm, ndi osachepera porosity ndi 0,13. Kuphatikiza apo, popeza PG imawonjezera kutentha kwa malo opangira zida komanso mpweya wowonjezera ndi wocheperako, makulidwe a recrystallization kumtunda kwa zinthu zopangira 1 ndi yaying'ono, yomwe imathandizira kuchuluka kwazinthu zopangira.
Chithunzi 6 Kusintha kwa tinthu tating'onoting'ono (kumanzere) ndi porosity (kumanja) kwa malo opangira 0 ndi kapangidwe 1 nthawi zosiyanasiyana, gawo laling'ono la tinthu: μm
Chithunzi 7 chikuwonetsa kuti kapangidwe ka 0 kamakhala kokulirapo kumayambiriro kwa kukula, komwe kungakhale kokhudzana ndi kuchuluka kwa zinthu zomwe zimatuluka chifukwa cha graphitization ya m'mphepete mwazopangira. Mlingo wa warping umafooka panthawi ya kukula kotsatira, zomwe zimagwirizana ndi kusintha kwa kayendedwe ka zinthu kutsogolo kwa kukula kwa kristalo kwa dongosolo 0 mu Chithunzi 4 (d). Mu kapangidwe ka 1, chifukwa cha mphamvu ya PG, mawonekedwe a kristalo samawonetsa kuwombana. Kuphatikiza apo, PG imapangitsanso kukula kwa kapangidwe ka 1 kukhala kotsika kwambiri kuposa kapangidwe ka 0. Makulidwe apakati a kristalo wa kapangidwe ka 1 pambuyo pa 100 h ndi 68% yokha ya mawonekedwe 0.
Chithunzi 7 Kusintha kwa mawonekedwe a mawonekedwe 0 ndi mawonekedwe 1 makhiristo pa 30, 60, ndi 100 h.
Kukula kwa kristalo kunachitika pansi pazikhalidwe zamawerengero oyerekeza. Makhiristo omwe amakula ndi kapangidwe ka 0 ndi kapangidwe ka 1 akuwonetsedwa mu Chithunzi 8 (a) ndi Chithunzi 8 (b), motsatana. The crystal of structure 0 imasonyeza mawonekedwe a concave, ndi ma undulations m'dera lapakati ndi kusintha kwa gawo pamphepete. Kuthamanga kwapamtunda kumayimira kuchuluka kwa inhomogeneity mu kayendetsedwe ka zinthu za gasi, ndipo kuchitika kwa kusintha kwa gawo kumafanana ndi chiwerengero chochepa cha C / Si. Mawonekedwe a kristalo omwe amakula ndi kapangidwe ka 1 ndi owoneka bwino, palibe kusintha kwa gawo komwe kumapezeka, ndipo makulidwe ake ndi 65% ya kristalo wopanda PG. Kawirikawiri, zotsatira za kukula kwa kristalo zimagwirizana ndi zotsatira zofananira, ndi kusiyana kwakukulu kwa kutentha kwa radial pa mawonekedwe a kristalo a mawonekedwe a 1, kukula kofulumira pamphepete kumaponderezedwa, ndipo kuchuluka kwa zinthu zonse kumayenda pang'onopang'ono. Zochitika zonse zimagwirizana ndi zotsatira za kayeseleledwe ka manambala.
Chithunzi 8 SiC makhiristo omwe amakula pansi pa kapangidwe 0 ndi kapangidwe 1
Mapeto
PG imathandizira kusintha kwa kutentha kwa chilengedwe chonse komanso kusintha kwa kutentha kwa axial ndi ma radial, kulimbikitsa kutsitsa kwathunthu ndikugwiritsa ntchito zinthuzo; kusiyana kwa kutentha kwapamwamba ndi pansi kumawonjezeka, ndipo kuwala kwa kristalo wa mbewu kumawonjezeka, zomwe zimathandiza kusunga mawonekedwe a convex. Pankhani ya kusamutsa anthu ambiri, kuyambitsidwa kwa PG kumachepetsa kuchuluka kwa anthu ambiri, kuchuluka kwa zinthu m'chipinda chokulirapo chokhala ndi PG kumasintha pang'ono ndi nthawi, ndipo kukula konseko kumakhala kokhazikika. Nthawi yomweyo, PG imalepheretsanso kuti pakhale kusamutsidwa kopitilira muyeso. Kuphatikiza apo, PG imawonjezeranso chiŵerengero cha C / Si cha chilengedwe cha kukula, makamaka kutsogolo kwa mawonekedwe a kristalo wa mbewu, zomwe zimathandiza kuchepetsa kuchitika kwa kusintha kwa gawo panthawi ya kukula. Nthawi yomweyo, kutenthetsa kwamafuta kwa PG kumachepetsa kupezeka kwa recrystallization kumtunda kwa zinthu zopangira mpaka pamlingo wina. Pakukula kwa kristalo, PG imachepetsa kukula kwa kristalo, koma mawonekedwe akukula amakhala owoneka bwino. Chifukwa chake, PG ndi njira yabwino yopititsira patsogolo kukula kwa makristalo a SiC ndikuwongolera mtundu wa kristalo.
Nthawi yotumiza: Jun-18-2024