හි මූලික ක්රියාවලියSiCස්ඵටික වර්ධනය ඉහළ උෂ්ණත්වයේ දී අමුද්රව්ය උත්පන්න වීම සහ වියෝජනය වීම, උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමයේ ක්‍රියාව යටතේ වායු අදියර ද්රව්ය ප්‍රවාහනය කිරීම සහ බීජ ස්ඵටිකයේ වායු අදියර ද්රව්ය ප්‍රතිස්ඵටිකීකරණය වර්ධනය ලෙස බෙදා ඇත. මේ මත පදනම්ව, කූඩුවේ අභ්යන්තරය කොටස් තුනකට බෙදා ඇත: අමුද්රව්ය ප්රදේශය, වර්ධන කුටිය සහ බීජ ස්ඵටික. සත්‍ය ප්‍රතිරෝධය මත පදනම්ව සංඛ්‍යාත්මක සමාකරණ ආකෘතියක් අඳින ලදීSiCතනි ස්ඵටික වර්ධන උපකරණ (රූපය 1 බලන්න). ගණනය කිරීමේදී: පතුලේcruciableපැති හීටරයේ පතුලේ සිට මිලිමීටර 90 ක් දුරින් පිහිටා ඇති අතර, කුරුසයේ ඉහළ උෂ්ණත්වය 2100 ℃, අමු ද්රව්ය අංශු විෂ්කම්භය 1000 μm, සිදුරු 0.6, වර්ධන පීඩනය 300 Pa, සහ වර්ධන කාලය පැය 100 කි. . PG ඝණකම 5 mm, විෂ්කම්භය කුරුසියේ අභ්යන්තර විෂ්කම්භයට සමාන වන අතර, එය අමු ද්රව්යයට වඩා 30 mm ඉහළින් පිහිටා ඇත. ගණනය කිරීමේදී අමුද්රව්ය කලාපයේ sublimation, carbonization සහ recrystallization ක්‍රියාවලීන් සලකා බලනු ලබන අතර PG සහ ගෑස් අදියර ද්රව්ය අතර ප්‍රතික්‍රියාව නොසැලකේ. ගණනය කිරීම් සම්බන්ධ භෞතික ගුණාංග පරාමිතීන් 1 වගුවේ දක්වා ඇත.
රූප සටහන 1 සමාකරණ ගණනය කිරීමේ ආකෘතිය. (අ) ස්ඵටික වර්ධන අනුකරණය සඳහා තාප ක්ෂේත්ර ආකෘතිය; (ආ) කුරුසයේ අභ්යන්තර ප්රදේශය බෙදීම සහ ඒ ආශ්‍රිත භෞතික ගැටළු
වගුව 1 ගණනය කිරීමේදී භාවිතා කරන සමහර භෞතික පරාමිතීන්
රූප සටහන 2(a) පෙන්නුම් කරන්නේ PG අඩංගු ව්‍යුහයේ උෂ්ණත්වය (ව්යුහය 1 ලෙස දක්වා ඇත) PG ට පහළින් ඇති PG-නිදහස් ව්‍යුහයට (ව්යුහය 0 ලෙස දක්වනු ලැබේ) වඩා වැඩි බවත්, PG ට ඉහලින් ඇති ව්යුහය 0 ට වඩා අඩු බවත්ය. සමස්ත උෂ්ණත්ව අනුක්රමය වැඩි වන අතර PG තාප පරිවාරක කාරකයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. රූප 2 (b) සහ 2 (c) අනුව, අමු ද්රව්ය කලාපයේ ව්යුහය 1 හි අක්ෂීය සහ රේඩියල් උෂ්ණත්ව අනුක්රමය කුඩා වන අතර, උෂ්ණත්ව ව්යාප්තිය වඩාත් ඒකාකාරී වන අතර ද්රව්යයේ උච්චාවචනය වඩාත් සම්පූර්ණ වේ. අමුද්රව්ය කලාපය මෙන් නොව, රූප සටහන 2(c) පෙන්නුම් කරන්නේ ව්යුහය 1 හි බීජ ස්ඵටිකයේ රේඩියල් උෂ්ණත්ව අනුක්රමය විශාල වන අතර, එය විවිධ තාප හුවමාරු ක්‍රමවල විවිධ අනුපාත නිසා ඇති විය හැකි අතර, එය උත්තල අතුරුමුහුණතක් සමඟ ස්ඵටික වර්ධනයට උපකාරී වේ. . රූප සටහන 2(d) හි, වර්ධනයේ ප්‍රගතියත් සමඟ ක්‍රූබල් හි විවිධ ස්ථානවල උෂ්ණත්වය වැඩි වීමේ ප්‍රවණතාවක් පෙන්නුම් කරයි, නමුත් ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 අතර උෂ්ණත්ව වෙනස ක්රමයෙන් අමුද්රව්ය කලාපයේ අඩු වන අතර වර්ධන කුටියේ ක්රමයෙන් වැඩි වේ.
රූප සටහන 2 උෂ්ණත්ව ව්යාප්තිය සහ කුරුසයේ වෙනස්කම්. (අ) ව්යුහය 0 (වමේ) සහ ව්යුහය 1 (දකුණ) හි 0 h හි කෲසය ඇතුළත උෂ්ණත්වය ව්යාප්තිය, ඒකකය: ℃; (ආ) ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 හි කෘෂිකාර්මිකයේ මැද රේඛාව මත අමුද්රව්යයේ පතුලේ සිට බීජ ස්ඵටිකය දක්වා පැය 0 ට උෂ්ණත්වය බෙදා හැරීම; (ඇ) බීජ ස්ඵටික මතුපිට (A) සහ අමුද්රව්ය මතුපිට (B), මැද (C) සහ පහළ (D) පැය 0 ට මධ්යයේ සිට කුරුසයේ දාරය දක්වා උෂ්ණත්වය ව්යාප්තිය, තිරස් අක්ෂය r යනු A සඳහා බීජ ස්ඵටික අරය සහ B~D සඳහා අමුද්රව්ය වර්ග අරය; (d) 0, 30, 60 සහ 100 h හි ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 හි වර්ධන කුටියේ ඉහළ කොටස (A), අමුද්රව්ය මතුපිට (B) සහ මැද (C) මධ්යයේ උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම්.
රූප සටහන 3 ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 හි විවිධ අවස්ථාවන්හි ද්රව්ය ප්‍රවාහනය පෙන්වයි. අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ සහ වර්ධන කුටියේ වායු අදියර ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය පිහිටීම වැඩි වීමත් සමඟ වැඩි වන අතර වර්ධනයේ ප්‍රගතියත් සමඟ ද්රව්ය ප්‍රවාහනය දුර්වල වේ. . රූප සටහන 3 ද දැක්වෙන්නේ සමාකරණ තත්ත්‍වයන් යටතේ, අමුද්රව්ය ප්‍රථමයෙන් කුරුසයේ පැති බිත්තිය මතත් පසුව ක්‍රෝසිබල් පතුලේත් ග්‍රැෆිටයිස් වන බවයි. මීට අමතරව, අමුද්රව්යයේ මතුපිට නැවත ස්ඵටිකීකරණයක් ඇති අතර එය වර්ධනය වන විට එය ක්රමයෙන් ඝන වේ. 4 (a) සහ 4 (b) රූප මගින් පෙන්නුම් කරන්නේ වර්ධනයේ ප්‍රගතියත් සමඟ අමුද්රව්ය ඇතුළත ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය අඩු වන අතර 100 h හි ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය ආරම්භක මොහොතේ 50% ක් පමණ වේ; කෙසේ වෙතත්, අමුද්රව්ය ග්‍රැෆිටීකරණය කිරීම හේතුවෙන් ප්රවාහ අනුපාතය දාරයේ සාපේක්ෂව විශාල වන අතර දාරයේ ප්රවාහ අනුපාතය මධ්‍යම ප්රදේශයේ ප්රවාහ අනුපාතය 100 h ට වඩා 10 ගුණයකට වඩා වැඩි ය; මීට අමතරව, ව්යුහය 1 හි PG හි බලපෑම ව්යුහය 1 හි අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය ව්යුහය 0 ට වඩා අඩු කරයි. රූප සටහන 4 (c), අමුද්රව්ය ප්රදේශය සහ ද්රව්ය යන දෙකෙහිම ද්රව්ය ප්‍රවාහය වර්ධනයේ ප්‍රගතියත් සමඟ වර්ධන කුටිය ක්රමයෙන් දුර්වල වන අතර අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ ද්රව්ය ප්‍රවාහය අඛණ්ඩව අඩු වේ, එය සිදු වන්නේ කුරුසයේ මායිමේ වායු ප්රවාහ නාලිකාව විවෘත කිරීම සහ ඉහළින් ප්‍රතිස්ඵටිකීකරණයට බාධා කිරීමෙනි; වර්ධන කුටියේ, ව්යුහය 0 හි ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය ආරම්භක පැය 30 සිට 16% දක්වා වේගයෙන් අඩු වන අතර, පසුව 3% කින් පමණක් අඩු වන අතර, ව්යුහය 1 වර්ධන ක්රියාවලිය පුරාවට සාපේක්ෂව ස්ථායීව පවතී. එබැවින්, PG වර්ධන කුටියේ ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය ස්ථාවර කිරීමට උපකාරී වේ. රූප සටහන 4(d) ස්ඵටික වර්ධන පෙරමුණේ ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය සංසන්දනය කරයි. ආරම්භක මොහොතේ සහ පැය 100 දී, ව්යුහය 0 හි වර්ධන කලාපයේ ද්රව්ය ප්‍රවාහනය ව්යුහය 1 ට වඩා ප්‍රබල වේ, නමුත් ව්යුහය 0 අද්දර සෑම විටම ඉහළ ප්රවාහ අනුපාත ප්‍රදේශයක් ඇත, එය දාරයේ අධික වර්ධනයට හේතු වේ. . ව්යුහය 1 හි PG සිටීම මෙම සංසිද්ධිය ඵලදායී ලෙස මර්දනය කරයි.
රූප සටහන 3 ක්‍රූබල් හි ද්රව්ය ප්‍රවාහය. 0 සහ 1 ව්‍යුහවල විවිධ කාලවලදී වායු ද්රව්ය ප්‍රවාහනයේ ප්රවාහ රේඛා (වමේ) සහ ප්‍රවේග දෛශික (දකුණේ), ප්‍රවේග දෛශික ඒකකය: m/s
රූපය 4 ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතයෙහි වෙනස්කම්. (අ) 0, 30, 60, සහ 100 h හි ව්යුහය 0 හි අමුද්රව්ය මැද ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාත ව්යාප්තියේ වෙනස්වීම්, r යනු අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ අරය වේ; (b) 0, 30, 60, සහ 100 h හි ව්යුහය 1 හි අමුද්රව්යයේ මධ්යයේ ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය ව්යාප්තියේ වෙනස්වීම්, r යනු අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ අරය වේ; (ඇ) වර්ධක කුටිය ඇතුළත (A, B) සහ 0 සහ 1 ව්‍යුහවල අමුද්රව්ය (C, D) ඇතුළත ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය කාලයත් සමඟ වෙනස් වීම; (d) ව්යුහය 0 සහ 1 හි බීජ ස්ඵටික මතුපිට අසල ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාත ව්යාප්තිය 0 සහ 100 h, r යනු බීජ ස්ඵටිකයේ අරය වේ
C/Si SiC ස්ඵටික වර්ධනයේ ස්ඵටික ස්ථායීතාවයට සහ දෝෂ ඝනත්වයට බලපායි. රූප සටහන 5(a) ආරම්භක මොහොතේ ව්‍යුහ දෙකෙහි C/Si අනුපාත ව්යාප්තිය සංසන්දනය කරයි. C/Si අනුපාතය ක්‍රමක්‍රමයෙන් පහළ සිට ඉහළට පහළට අඩු වන අතර ව්යුහය 1 හි C/Si අනුපාතය සෑම විටම විවිධ ස්ථානවල ව්යුහය 0 ට වඩා වැඩි වේ. රූප 5(b) සහ 5(c) පෙන්නුම් කරන්නේ C/Si අනුපාතය වර්ධනයත් සමඟ ක්රමයෙන් වැඩි වන අතර එය වර්ධනයේ පසුකාලීන අවධියේදී අභ්යන්තර උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම, අමුද්රව්ය ග්‍රැෆිටේෂන් වැඩි දියුණු කිරීම සහ Si හි ප්‍රතික්‍රියාව සම්බන්ධ වේ. ගැෆයිට් කූඩුව සමඟ ගෑස් අදියරෙහි සංරචක. රූප සටහන 5(d), හි ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 හි C/Si අනුපාත PG (0, 25 mm) ට වඩා බෙහෙවින් වෙනස් වන නමුත් PG (50 mm) ට වඩා තරමක් වෙනස් වන අතර එය ස්ඵටිකයට ළඟා වන විට වෙනස ක්රමයෙන් වැඩි වේ. . සාමාන්යයෙන්, ව්යුහය 1 හි C/Si අනුපාතය වැඩි වන අතර, එය ස්ඵටික ආකෘතිය ස්ථාවර කිරීමට සහ අදියර සංක්රමණයේ සම්භාවිතාව අඩු කිරීමට උපකාරී වේ.
රූප සටහන 5 බෙදා හැරීම සහ C/Si අනුපාතය වෙනස් කිරීම. (අ) ව්යුහය 0 (වමේ) සහ ව්යුහය 1 (දකුණ) හි කෲසිබල්වල C/Si අනුපාතය ව්යාප්තිය 0 h; (b) C/Si අනුපාතය විවිධ කාලවලදී (0, 30, 60, 100 h) ව්යුහය 0 හි කෲසිබල් මධ්‍ය රේඛාවේ සිට විවිධ දුරින්; (ඇ) C/Si අනුපාතය විවිධ කාලවලදී (0, 30, 60, 100 h); (d) ව්යුහය 0 (ඝන රේඛාව) සහ ව්යුහය 1 (ඉරි සහිත රේඛාව) හි කෲසිබල් මධ්‍ය රේඛාවේ සිට විවිධ කාලවලදී (0, 0, 0, 30, 60, 100 h).
රූප සටහන 6 හි දැක්වෙන්නේ ව්‍යුහ දෙකෙහි අමුද්රව්ය කලාපවල අංශු විෂ්කම්භය සහ සිදුරු වල වෙනස්කම් ය. රූපයේ දැක්වෙන්නේ, අමුද්රව්ය විෂ්කම්භය අඩු වන අතර, කබොල බිත්තිය අසල සිදුරු වැඩි වන අතර, දාර සිදුරු අඛණ්ඩව වැඩි වන අතර, වර්ධනය වන විට අංශු විෂ්කම්භය අඩු වෙමින් පවතී. උපරිම දාර සිදුරු 100 h දී 0.99 ක් පමණ වන අතර අවම අංශු විෂ්කම්භය 300 μm පමණ වේ. අංශු විෂ්කම්භය වැඩි වන අතර නැවත ස්ඵටිකීකරණයට අනුරූප වන අමු ද්රව්යයේ ඉහළ පෘෂ්ඨයේ සිදුරු අඩු වේ. වර්ධනය වර්ධනය වන විට නැවත ස්ඵටිකීකරණ ප්රදේශයේ ඝනකම වැඩි වන අතර, අංශු ප්රමාණය සහ සිදුරු අඛණ්ඩව වෙනස් වේ. උපරිම අංශු විෂ්කම්භය 1500 μm ට වඩා වැඩි වන අතර අවම සිදුරු 0.13 කි. මීට අමතරව, PG මඟින් අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ උෂ්ණත්වය වැඩි කරන අතර වායු සුපිරි සන්තෘප්තිය කුඩා බැවින්, ව්යුහය 1 හි අමුද්රව්යයේ ඉහළ කොටසෙහි ප්‍රතිස්ඵටිකීකරණ ඝනකම කුඩා වන අතර එමඟින් අමුද්රව්ය උපයෝගිතා අනුපාතය වැඩි දියුණු වේ.
රූප සටහන 6 ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 හි අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ අංශු විෂ්කම්භය (වමේ) සහ සිදුරු (දකුණ) වෙනස් කාලවලදී, අංශු විෂ්කම්භය ඒකකය: μm
රූප සටහන 7 පෙන්නුම් කරන්නේ, වර්ධනයේ ආරම්භයේ දී ව්යුහය 0 විකෘති වන අතර, එය අමු ද්රව්ය දාරයේ graphitization නිසා ඇතිවන අධික ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතයට සම්බන්ධ විය හැකිය. රූප සටහන 4 (d) හි ව්යුහය 0 හි ස්ඵටික වර්ධනයේ ඉදිරිපස ඇති ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතයේ වෙනසට අනුරූප වන පසුකාලීන වර්ධන ක්රියාවලියේදී විකෘති වීමේ මට්ටම දුර්වල වේ. ව්යුහය 1 හි, PG හි බලපෑම හේතුවෙන්, ස්ඵටික අතුරුමුහුණත විකෘති කිරීමක් නොපෙන්වයි. මීට අමතරව, PG ව්යුහය 1 හි වර්ධන වේගය ව්යුහය 0 ට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි. ව්යුහය 1 හි ස්ඵටිකයේ මධ්‍ය ඝණකම පැය 100 න් පසු 0 ව්‍යුහයේ 68% ක් පමණි.
රූප සටහන 7 ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 ස්ඵටිකවල අතුරු මුහුණත වෙනස් කිරීම් 30, 60, සහ 100 h
සංඛ්‍යාත්මක අනුකරණයේ ක්‍රියාවලි කොන්දේසි යටතේ ස්ඵටික වර්ධනය සිදු කරන ලදී. ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 මගින් වර්ධනය වන ස්ඵටික පිළිවෙලින් රූප සටහන 8 (a) සහ 8 (b) හි පෙන්වා ඇත. ව්යුහය 0 හි ස්ඵටිකය අවතල අතුරුමුහුණතක් පෙන්වයි, මධ්‍යම ප්රදේශයේ රැලි සහිත සහ දාරයේ අදියර සංක්‍රාන්තියක්. පෘෂ්ඨීය උත්තල වායු-අදියර ද්රව්ය ප්‍රවාහනයේදී යම් තරමක සමජාතීයතාවයක් නියෝජනය කරන අතර, අදියර සංක්‍රමණය සිදුවීම අඩු C/Si අනුපාතයට අනුරූප වේ. ව්යුහය 1 විසින් වර්ධනය කරන ලද ස්ඵටිකයේ අතුරු මුහුණත තරමක් උත්තල වන අතර, කිසිදු අදියර සංක්රමණයක් සොයාගත නොහැකි අතර, ඝනකම PG නොමැතිව ස්ඵටිකයෙන් 65% කි. සාමාන්යයෙන්, ස්ඵටික වර්ධන ප්රතිඵල සමාකරණ ප්රතිඵලවලට අනුරූප වන අතර, ව්යුහය 1 හි ස්ඵටික අතුරුමුහුණතෙහි විශාල රේඩියල් උෂ්ණත්ව වෙනසක් සහිතව, කෙළවරේ වේගවත් වර්ධනය යටපත් වන අතර, සමස්ත ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය මන්දගාමී වේ. සමස්ත ප්‍රවණතාවය සංඛ්‍යාත්මක සමාකරණ ප්රතිඵලවලට අනුකූල වේ.
රූප සටහන 8 SiC ස්ඵටික ව්යුහය 0 සහ ව්යුහය 1 යටතේ වර්ධනය වේ
නිගමනය
PG යනු අමුද්රව්ය ප්රදේශයේ සමස්ත උෂ්ණත්වය ඉහළ නැංවීමට සහ අක්ෂීය සහ රේඩියල් උෂ්ණත්ව ඒකාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම, අමුද්රව්යයේ සම්පූර්ණ උත්ප්‍රේරණය සහ ප්‍රයෝජනය ප්‍රවර්ධනය කිරීම සඳහා හිතකර වේ; ඉහළ සහ පහළ උෂ්ණත්ව වෙනස වැඩි වන අතර, බීජ ස්ඵටික පෘෂ්ඨයේ රේඩියල් අනුක්රමය වැඩි වන අතර එය උත්තල අතුරුමුහුණත වර්ධනය පවත්වා ගැනීමට උපකාරී වේ. ස්කන්ධ හුවමාරුව අනුව, PG හඳුන්වාදීම සමස්ත ස්කන්ධ හුවමාරු අනුපාතය අඩු කරයි, PG අඩංගු වර්ධන කුටියේ ද්රව්ය ප්රවාහ අනුපාතය කාලයත් සමඟ අඩුවෙන් වෙනස් වන අතර සමස්ත වර්ධන ක්රියාවලිය වඩාත් ස්ථායී වේ. ඒ අතරම, PG ද අධික ලෙස දාර ස්කන්ධ හුවමාරුව ඇතිවීම වළක්වයි. මීට අමතරව, PG වර්ධන පරිසරයේ C/Si අනුපාතය වැඩි කරයි, විශේෂයෙන් බීජ ස්ඵටික අතුරුමුහුණතේ ඉදිරිපස කෙළවරේ, වර්ධන ක්රියාවලියේදී අදියර වෙනස්වීම් ඇතිවීම අඩු කිරීමට උපකාරී වේ. ඒ අතරම, PG හි තාප පරිවාරක බලපෑම යම් ප්රමාණයකට අමුද්රව්යයේ ඉහළ කොටසෙහි නැවත ස්ඵටිකීකරණයේ සිදුවීම අඩු කරයි. ස්ඵටික වර්ධනය සඳහා, PG ස්ඵටික වර්ධන වේගය මන්දගාමී කරයි, නමුත් වර්ධන අතුරුමුහුණත වඩා උත්තල වේ. එබැවින්, PG යනු SiC ස්ඵටිකවල වර්ධන පරිසරය වැඩිදියුණු කිරීමට සහ ස්ඵටික තත්ත්වය ප්රශස්ත කිරීමට ඵලදායී මාධ්යයකි.
පසු කාලය: ජූනි-18-2024