Habka aasaasiga ah eeSiCkoritaanka crystal waxaa loo qaybiyaa sublimation iyo kala-goynta alaabta ceeriin ee heerkulka sare, gaadiidka ee walxaha wajiga gaaska hoos tilmaanta faldient heerkulka, iyo koritaanka recrystallization ee walxaha wajiga gaaska at crystal abuur ah. Iyada oo ku saleysan tan, gudaha gudaha qulqulka ayaa loo qaybiyaa saddex qaybood: aagga alaabta ceeriin, qolka koritaanka iyo crystal abuurka. Habka jilitaanka nambarada ayaa la sawiray iyadoo lagu salaynayo iska caabinta dhabta ahSiCQalabka kobaca crystal-ka ah (fiiri sawirka 1). Xisaabinta: gunta hoose eecufanwaa 90 mm ka fog xagga hoose ee kuleyliyaha dhinaca, heerkulka sare ee crucible waa 2100 ℃, dhexroor walxaha ceeriin waa 1000 μm, porosity waa 0.6, cadaadiska koritaanka waa 300 Pa, iyo wakhtiga koritaanka waa 100 h. . Dhumucda PG waa 5 mm, dhexroorku wuxuu la mid yahay dhexroorka gudaha ee qulqulka, wuxuuna ku yaalaa 30 mm ka sarreeya alaabta ceeriin. Nidaamyada sublimation, carbonization, iyo recrystallization ee aagga alaabta ceeriin ayaa lagu tixgaliyaa xisaabinta, falcelinta u dhaxaysa PG iyo walxaha wajiga gaaska lama tixgeliyo. Halbeegyada hantida jireed ee laxidhiidha xisaabinta ayaa lagu muujiyay shaxda 1.
Jaantuska 1 Habka xisaabinta jilidda. (a) Qaabka goobta kulaylka ee jilitaanka koritaanka crystal; (b) Kala qaybinta aagga gudaha ee qulqulka iyo dhibaatooyinka jireed ee la xidhiidha
Shaxda 1 Qaar ka mid ah xuduudaha jireed ee loo isticmaalo xisaabinta
Jaantuska 2 (a) wuxuu muujinayaa in heerkulka qaab dhismeedka PG-ku jira (oo lagu tilmaamay qaab dhismeedka 1) uu ka sarreeyo qaab dhismeedka PG-free (oo lagu tilmaamay qaab dhismeedka 0) ee ka hooseeya PG, oo ka hooseeya kan qaab dhismeedka 0 ee ka sarreeya PG. Heerkulka guud ee heerkulku wuu kordhaa, PG-na waxa ay u shaqaysaa sidii wakiil kulayl-celin ah. Sida laga soo xigtay jaantusyada 2 (b) iyo 2 (c), jaangooyooyinka heerkulka axial iyo radial ee qaab dhismeedka 1 ee aagga alaabta ceeriin waa ka yar yihiin, qaybinta heerkulku waa mid la mid ah, iyo sublimation ee walxaha waa mid aad u dhammaystiran. Si ka duwan sida aagga alaabta ceeriin, Jaantuska 2 (c) wuxuu muujinayaa in heerkulka shucaaca ee abuurka abuurka ee qaab dhismeedka 1 uu ka weyn yahay, taas oo ay sababi karto qaybaha kala duwan ee hababka wareejinta kulaylka kala duwan, taas oo ka caawisa crystal-ku inuu ku koro interface convex ah. . Jaantuska 2 (d), heerkulka meelo kala duwan oo ku yaala qulqulka ayaa muujinaya isbeddel sii kordhaya marka koritaanka uu sii socdo, laakiin farqiga heerkulka u dhexeeya qaab dhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1 ayaa si tartiib tartiib ah hoos ugu dhacaya aagga alaabta ceeriin wuxuuna si tartiib tartiib ah u kordhaa qolka koritaanka.
Jaantuska 2 Heerkulka qaybinta iyo isbeddelada ku yimaada weelka. (a) Heerkulka qaybinta gudaha saqafka dhismaha 0 (bidix) iyo qaab dhismeedka 1 (midig) ee 0 h, unugga: ℃; (b) Heerkulka qaybinta xariiqda dhexe ee qulqulka qaab dhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1 laga soo bilaabo hoose ee alaabta ceeriin ilaa crystal abuurka at 0 h; (c) Heerkulka qaybinta laga bilaabo bartamaha ilaa cidhifka lakabka ee dusha sare ee abuurka (A) iyo dusha alaabta ceeriin (B), dhexe (C) iyo hoose (D) ee 0 h, dhidibka jiifka r waa radius crystal abuurka ee A, iyo radius aagga alaabta ceeriin ee B ~ D; (d) Heerkulka isbeddelka ee xarunta qaybta sare (A), dusha alaabta ceeriin (B) iyo dhexe (C) ee qolka koritaanka ee qaab dhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1 at 0, 30, 60, iyo 100 h.
Jaantuska 3 wuxuu muujinayaa gaadiidka walxaha wakhtiyo kala duwan oo ku yaala qulqulka qaabdhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1. Heerka gaaska gaaska heerka qulqulka alaabta ceeriin iyo qolka korriinka ayaa kor u kaca kor u kaca booska . Jaantuska 3 ayaa sidoo kale muujinaya in marka la eego shuruudaha jilitaanka, alaabta ceeriin marka hore waxay ku sawirtaa gidaarka dhinaca ee qashinka ka dibna dhinaca hoose ee qashinka. Intaa waxaa dheer, waxaa jira dib-u-kicinta dusha sare ee alaabta ceeriin waxayna si tartiib tartiib ah u dhumucaysaa marka korriinka uu sii socdo. Jaantusyada 4 (a) iyo 4 (b) waxay muujinayaan in heerka qulqulka walxaha gudaha alaabta ceeriin uu hoos u dhaco marka korriinka uu sii socdo, heerka socodka walxaha ee 100 h wuxuu ku saabsan yahay 50% xilliga hore; si kastaba ha ahaatee, heerka socodka qulqulka ayaa ah mid aad u weyn oo cidhifka ah sababtoo ah garaafaynta alaabta ceeriin, iyo heerka socodka cidhifku wuxuu ka badan yahay 10 jeer heerka socodka aagga dhexe ee 100 h; Intaa waxaa dheer, saameynta PG ee qaab dhismeedka 1 wuxuu ka dhigayaa heerka qulqulka alaabta ee aagga alaabta ceeriin ee qaab dhismeedka 1 ka hooseeya kan qaab dhismeedka qolka koritaanka ayaa si tartiib tartiib ah u daciifa marka korriinku sii socdo, iyo qulqulka alaabta ee aagga alaabta ceeriin ayaa sii socota inay hoos u dhacdo, taas oo ay sababtay furitaanka kanaalka socodka hawada ee cidhifka qulqulka iyo xannibaadda recrystallization ee sare; qolka kobaca, heerka socodka walxaha ee qaab dhismeedka 0 ayaa si degdeg ah hoos ugu dhacaya 30 h ilaa 16% bilowga, oo kaliya hoos u dhacaya 3% wakhtiga xiga, halka qaab dhismeedka 1 uu yahay mid xasiloon inta lagu jiro habka koritaanka. Sidaa darteed, PG waxay gacan ka geysataa xasilinta heerka socodka walxaha ee qolka koritaanka. Jaantuska 4(d) waxa uu isbarbar dhigayaa heerka socodka walxaha ee xaga hore ee koritaanka crystal. Xilliga bilowga ah iyo 100 h, gaadiidka alaabta ee aagga kobaca ee qaab dhismeedka 0 ayaa ka xoog badan kan qaab dhismeedka 1, laakiin had iyo jeer waxaa jira aag heer sare ah oo qulqulaya cidhifka qaab dhismeedka 0, taas oo keenta koritaanka xad dhaafka ah ee cidhifka. . Joogitaanka PG ee qaab dhismeedka 1 ayaa si wax ku ool ah u xakameynaya dhacdadan.
Jaantuska 3 Qulqulka maaddiga ee saqafka. Xawaaraha (bidix) iyo xawaaraha xawaaraha (midig) ee gaadiidka walxaha gaaska ee qaab dhismeedka 0 iyo 1 waqtiyo kala duwan, unugga velocity vector: m/s
Jaantuska 4 Isbeddelka heerka socodka walxaha. (a) Isbeddelka qaybinta heerka qulqulka maaddooyinka ee dhexda alaabta ceeriin ee qaab dhismeedka 0 at 0, 30, 60, iyo 100 h, r waa radius aagga alaabta ceeriin; (b) Isbeddelka qaybinta heerka qulqulka maaddooyinka ee dhexda alaabta ceeriin ee qaab dhismeedka 1 at 0, 30, 60, iyo 100 h, r waa radius aagga alaabta ceeriin; (c) Isbeddelka heerka socodka walxaha gudaha qolka korriinka (A, B) iyo gudaha alaabta ceeriin (C, D) ee qaababka 0 iyo 1 waqti ka dib; (d) Qaybinta heerka qulqulka maaddooyinka ee u dhow dusha sare ee abuurka abuurka ee qaab-dhismeedka 0 iyo 1 ee 0 iyo 100 h, r waa radius ka abuurka abuurka
C/Si waxay saamaysaa xasilloonida crystalline iyo cufnaanta cilladda koritaanka SiC crystal. Jaantuska 5(a) wuxuu isbarbar dhigayaa qaybinta saamiga C/Si ee labada qaab ee wakhtiga bilowga ah. Saamiga C/Si wuxuu si tartiib tartiib ah hoos uga soo dhacayaa xagga sare ee lakabka, iyo saamiga C/Si ee qaab dhismeedka 1 ayaa had iyo jeer ka sarreeya qaabka 0 ee meelo kala duwan. Jaantusyada 5 (b) iyo 5 (c) waxay muujinayaan in saamiga C / Si si tartiib tartiib ah u kordho koritaanka, taas oo la xiriirta kororka heerkulka gudaha ee marxaladda dambe ee koritaanka, kor u qaadista garaafka alaabta ceeriin, iyo falcelinta Si qaybaha ku jira wajiga gaaska oo leh graphite crucible. Jaantuska 5(d), saamiga C/Si ee qaab dhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1 aad ayay uga duwan yihiin kuwa ka hooseeya PG (0, 25 mm), laakiin waxoogaa way ka duwan yihiin PG (50 mm), kala duwanaanshuhu si tartiib tartiib ah ayuu u kordhaa marka uu soo dhawaado crystal . Guud ahaan, saamiga C / Si ee qaab dhismeedka 1 ayaa ka sarreeya, kaas oo gacan ka geysanaya xasilinta qaabka crystal iyo yaraynta suurtogalnimada marxaladda kala-guurka.
Jaantuska 5 Qaybinta iyo isbeddelka saamiga C/Si (a) Qaybinta saamiga C/Si ee saqafka dhismaha 0 (bidix) iyo qaabka 1 (midig) ee 0 h; (b) Saamiga C/Si ee masaafo kala duwan u jira xariiqda dhexe ee crucible ee qaab dhismeedka 0 waqtiyo kala duwan (0, 30, 60, 100 h); (c) Saamiga C/Si ee masaafo kala duwan u jirta xariiqda dhexe ee crucible ee qaab dhismeedka 1 waqtiyo kala duwan (0, 30, 60, 100 h); (d) Isbarbardhigga saamiga C/Si ee masaafo kala duwan (0, 25, 50, 75, 100 mm) laga bilaabo xariiqda dhexe ee crucible ee qaab dhismeedka 0 (xariiq adag) iyo qaab dhismeedka 1 (xariiq jajaban) waqtiyo kala duwan (0, 30, 60, 100 saacadood).
Jaantuska 6 wuxuu muujinayaa isbeddelada dhexroorka walxaha iyo porosity ee gobollada alaabta ceeriin ee labada qaab. Jaantusku wuxuu muujinayaa in dhexroorka alaabta ceeriin uu hoos u dhaco iyo porosity-ku uu kordho meel u dhow derbiga qallafsan, iyo porosity cidhifku wuxuu sii wadaa inuu kordho oo dhexroorka qaybku uu sii wado hoos u dhaca marka koritaanka uu sii socdo. Porosity cidhifka ugu badnaan waa ilaa 0.99 saacada 100, dhexroorka qurubkuna waa ilaa 300 μm. Dhexroorka qurubku wuu kordhaa iyo porosity-ku hoos ayuu u dhacaa dusha sare ee alaabta ceeriin, oo u dhiganta recrystalization. Dhumucda aagga recrystallization ayaa kordheysa marka korriinka uu sii socdo, iyo cabbirka walxaha iyo porosity-ku waxay sii wadaan inay isbeddelaan. Dhexroorka qurubku wuxuu gaaraa in ka badan 1500 μm, iyo xuubka ugu yar waa 0.13. Intaa waxaa dheer, maadaama PG ay kordhiso heerkulka aagga alaabta ceeriin iyo supersaturation gaasku waa yar yahay, dhumucda recrystallization ee qaybta sare ee alaabta ceeriin ee qaab dhismeedka 1 waa mid yar, taas oo hagaajinaysa heerka isticmaalka alaabta ceeriin.
Jaantuska 6 Isbeddelka dhexroorka walxaha (bidix) iyo porosity (midig) ee aagga alaabta ceeriin ee qaab dhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1 waqtiyo kala duwan, unugga dhexroorka walxaha: μm
Jaantuska 7 wuxuu muujinayaa in qaab-dhismeedka 0 ee bilowga koritaanka, kaas oo laga yaabo inuu la xiriiro heerka qulqulka alaabta xad-dhaafka ah ee ay sababtay garaafka cidhifka alaabta ceeriin. Heerka dagaalka ayaa daciifay inta lagu jiro habka kobaca ee xiga, taas oo u dhiganta isbeddelka heerka socodka walxaha ee hore ee koritaanka crystal ee qaab dhismeedka 0 ee Jaantuska 4 (d). Qaab dhismeedka 1, saamaynta PG awgeed, interface-ka crystal-ka ma muujinayo warping. Intaa waxaa dheer, PG waxay sidoo kale ka dhigaysaa heerka kobaca ee qaab dhismeedka 1 si aad ah uga hooseeya kan qaab dhismeedka 0. Dhumucda dhexe ee crystal of qaab dhismeedka 1 ka dib 100 h waa 68% oo kaliya ee qaabka 0.
Jaantuska 7 Isbeddelka isdhexgalka ee qaabka 0 iyo qaab dhismeedka 1 crystals ee 30, 60, iyo 100 h
Kobaca kristal waxaa lagu sameeyay habka habka jilitaanka tirooyinka. Kiristaalo koray qaab dhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1 ayaa lagu muujiyay sawirka 8(a) iyo sawirka 8(b), siday u kala horreeyaan. Karistaanka qaab-dhismeedka 0 wuxuu muujinayaa is-dhexgal isku dhafan, oo leh qulqulo ku yaal aagga dhexe iyo marxaladda kala-guurka ee cidhifka. Isku-duubnaanta dusha sare waxay ka dhigan tahay heer gaar ah oo ka mid ah isku-dheellitirnaan la'aanta gaadiidka qalabka gaaska-wejiga, iyo dhacdooyinka marxaladda kala-guurka waxay u dhigantaa saamiga C / Si hooseeya. Interface ee crystal koray by qaab-dhismeedka 1 waa wax yar convex, aan kala guurka waji la helay, iyo dhumucdiisuna waa 65% crystal aan PG. Guud ahaan, natiijooyinka kobaca crystals waxay u dhigmaan natiijooyinka jilitaanka, oo leh kala duwanaansho heerkul shucaac ah oo weyn oo ku yaala interface crystal ee qaab dhismeedka 1, kobaca degdega ah ee cidhifka ayaa la xakameynayaa, iyo heerka qulqulka alaabta guud waa mid gaabis ah. Isbeddelka guud wuxuu la socdaa natiijooyinka jilitaanka tirooyinka.
Jaantuska 8 SiC crystals oo lagu koray qaab dhismeedka 0 iyo qaab dhismeedka 1
Gabagabo
PG waxay ku habboon tahay hagaajinta heerkulka guud ee aagga alaabta ceeriin iyo hagaajinta isku-dhafka heerkulka axial iyo radial, kor u qaadida sublimation buuxa iyo isticmaalka alaabta ceeriin; farqiga heerkulka sare iyo hoose ayaa kordha, iyo gradient radial ee dusha crystal abuurka kordho, taas oo ka caawisaa si ay u ilaaliyaan kobaca interface convex. Marka la eego wareejinta tirada badan, soo bandhigida PG waxay yaraynaysaa heerka guud ee wareejinta tirada guud, heerka socodka walxaha ee qolka kobaca ee ka kooban PG wax yar ayuu isbeddelaa waqti ka dib, dhammaan geeddi-socodka kobaca waa mid xasilloon. Isla mar ahaantaana, PG waxay sidoo kale si wax ku ool ah u joojisaa dhacdooyinka wareejinta tirada xad dhaafka ah. Intaa waxaa dheer, PG waxay sidoo kale kordhisaa saamiga C / Si ee deegaanka kobaca, gaar ahaan cidhifka hore ee abuurka crystal interface, kaas oo gacan ka geysanaya in la yareeyo dhacdooyinka isbeddelka wajiga inta lagu jiro habka koritaanka. Isla mar ahaantaana, saameynta kuleylka kuleylka ee PG waxay yaraynaysaa dhacdooyinka recrystalization ee qaybta sare ee alaabta ceeriin ilaa xad. Koritaanka kristanta, PG waxay hoos u dhigtaa heerka kobaca kristanta, laakiin korriinka korriinka ayaa ah mid isku dhafan. Sidaa darteed, PG waa hab wax ku ool ah si loo hagaajiyo deegaanka koritaanka ee kiristaalo SiC iyo kor loogu qaado tayada crystal.
Waqtiga boostada: Jun-18-2024