סיק איין קריסטאַל פּודער סינטעז פּראָצעס מיט הויך ריינקייַט

אין די סיליציום קאַרבידע איין קריסטאַל גראָוט פּראָצעס, פיזיש פארע אַריבערפירן איז די קראַנט מיינסטרים ינדאַסטריאַליזיישאַן אופֿן. פֿאַר די PVT גראָוט אופֿן,סיליציום קאַרבידע פּודערהאט אַ גרויס השפּעה אויף דעם וווּקס פּראָצעס. אַלע פּאַראַמעטערס פוןסיליציום קאַרבידע פּודערגלייַך ווירקן די קוואַליטעט פון איין קריסטאַל וווּקס און עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס. אין קראַנט אינדוסטריעלע אַפּלאַקיישאַנז, די קאַמאַנלי געניצטסיליציום קאַרבידע פּודערסינטעז פּראָצעס איז די זיך-פּראַפּאַגייטינג הויך-טעמפּעראַטור סינטעז אופֿן.
די זיך-פּראַפּאַגייטינג הויך-טעמפּעראַטור סינטעז אופֿן ניצט הויך טעמפּעראַטור צו געבן די רעאַקטאַנץ ערשט היץ צו אָנהייבן כעמיש ריאַקשאַנז, און דעמאָלט ניצט זייַן אייגענע כעמישער רעאַקציע היץ צו לאָזן די אַנריאַקטיד סאַבסטאַנסיז צו פאָרזעצן צו פאַרענדיקן די כעמיש אָפּרוף. אָבער, זינט די כעמישער רעאַקציע פון ​​סי און C ריליסיז ווייניקער היץ, אנדערע רעאַקטאַנץ מוזן זיין צוגעגעבן צו האַלטן די אָפּרוף. דעריבער, פילע געלערנטע האָבן פארגעלייגט אַ ימפּרוווד זיך-פּראַפּאַגייטינג סינטעז אופֿן אויף דעם יקער, ינטראָודוסינג אַן אַקטיוואַטאָר. די זיך-פּראַפּאַגייטינג אופֿן איז לעפיערעך גרינג צו ינסטרומענט, און פאַרשידן סינטעז פּאַראַמעטערס זענען גרינג צו סטאַביל קאָנטראָל. גרויס-וואָג סינטעז טרעפן די באדערפענישן פון ינדאַסטריאַליזיישאַן.

ווי פרי ווי 1999, Bridgeport געניצט די זיך-פּראַפּאַגייטינג הויך-טעמפּעראַטור סינטעז אופֿן צו סינטאַסייזסיק פּודער, אָבער עס געניצט עטהאָקסילאַנע און פענאָל סמאָלע ווי רוי מאַטעריאַלס, וואָס איז געווען טייַער. גאַאָ פּאַן און אנדערע געניצט הויך-ריינקייַט סי פּודער און C פּודער ווי רוי מאַטעריאַלס צו סינטאַסייזסיק פּודערדורך הויך-טעמפּעראַטור אָפּרוף אין אַ אַרגאָן אַטמאָספער. נינג לינאַ צוגעגרייט גרויס פּאַרטאַקאַלסיק פּודערדורך צווייטיק סינטעז.

די מיטל-אָפטקייַט ינדאַקשאַן באַהיצונג אויוון דעוועלאָפּעד דורך די צווייטע פאָרשונג אינסטיטוט פון טשיינאַ עלעקטראָניק טעכנאָלאָגיע גרופע קאָרפּאָראַטיאָן יוואַנלי מיקסעס סיליציום פּודער און טשאַד פּודער אין אַ זיכער סטאָטשיאָמעטריק פאַרהעלטעניש און שטעלן זיי אין אַ גראַפייט קרוסאַבאַל. דיגראַפייט קרוסאַבאַלאיז געשטעלט אין אַ מיטל-אָפטקייַט ינדאַקשאַן באַהיצונג אויוון פֿאַר באַהיצונג, און די טעמפּעראַטור ענדערונג איז געניצט צו סינטאַסייז און יבערמאַכן די נידעריק-טעמפּעראַטור פאַסע און הויך-טעמפּעראַטור פאַסע סיליציום קאַרבידע ריספּעקטיוולי. זינט די טעמפּעראַטור פון די β-סיק סינטעז אָפּרוף אין די נידעריק-טעמפּעראַטור פאַסע איז נידעריקער ווי די וואַלאַטילאַזיישאַן טעמפּעראַטור פון סי, די סינטעז פון β-סיק אונטער הויך וואַקוום קענען אויך ענשור זיך-פּראַפּאַגיישאַן. דער אופֿן פון ינטראָודוסינג אַרגאָן, הידראָגען און הקל גאַז אין די סינטעז פון α-SiC פּריווענץ די דיקאַמפּאָוזישאַן פוןסיק פּודעראין די הויך-טעמפּעראַטור בינע, און קענען יפעקטיוולי רעדוצירן די ניטראָגען צופרידן אין α-סיק פּודער.

שאַנדאָנג טיאַניוע דיזיינד אַ סינטעז אויוון, ניצן סילאַנע גאַז ווי סיליציום רוי מאַטעריאַל און טשאַד פּודער ווי טשאַד רוי מאַטעריאַל. די סומע פון ​​רוי מאַטעריאַל גאַז באַקענענ איז אַדזשאַסטיד דורך אַ צוויי-שריט סינטעז אופֿן, און די לעצט סינטאַסייזד סיליציום קאַרבידע פּאַרטאַקאַל גרייס איז צווישן 50 און 5 000 אַם.

1 קאָנטראָל סיבות פון פּודער סינטעז פּראָצעס

1.1 ווירקונג פון פּודער פּאַרטאַקאַל גרייס אויף קריסטאַל וווּקס
די פּאַרטאַקאַל גרייס פון סיליציום קאַרבידע פּודער האט אַ זייער וויכטיק השפּעה אויף די סאַבסאַקוואַנט גראָוט פון איין קריסטאַל. דער וווּקס פון SiC איין קריסטאַל דורך פּווט אופֿן איז דער הויפּט אַטשיווד דורך טשאַנגינג די מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון סיליציום און טשאַד אין די גאַז פאַסע קאָמפּאָנענט, און די מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון סיליציום און טשאַד אין די גאַז פאַסע קאָמפּאָנענט איז שייך צו די פּאַרטאַקאַל גרייס פון סיליציום קאַרבידע פּודער . די גאַנץ דרוק און סיליציום-טשאַד פאַרהעלטעניש פון די וווּקס סיסטעם פאַרגרעסערן מיט די פאַרקלענערן פון פּאַרטאַקאַל גרייס. ווען די פּאַרטאַקאַל גרייס דיקריסאַז פון 2-3 מם צו 0.06 מם, די סיליציום-טשאַד פאַרהעלטעניש ינקריסיז פון 1.3 צו 4.0. ווען די פּאַרטיקאַלז זענען קליין צו אַ זיכער מאָס, די סי פּאַרטיייש דרוק ינקריסיז, און אַ פּלאַסט פון סי פילם איז געשאפן אויף די ייבערפלאַך פון די גראָוינג קריסטאַל, ינדוסינג גאַז-פליסיק-האַרט גראָוט, וואָס אַפעקץ די פּאָלימאָרפיסם, פונט חסרונות און שורה חסרונות. אין די קריסטאַל. דעריבער, די פּאַרטאַקאַל גרייס פון הויך-ריינקייַט סיליציום קאַרבידע פּודער מוזן זיין געזונט קאַנטראָולד.

אין דערצו, ווען די גרייס פון סיק פּודער פּאַרטיקאַלז איז לעפיערעך קליין, די פּודער דיקאַמפּאָוזיז פאַסטער, ריזאַלטינג אין יבעריק גראָוט פון סיק איין קריסטאַלז. אויף די איין האַנט, אין די הויך-טעמפּעראַטור סוויווע פון ​​סייק איין קריסטאַל גראָוט, די צוויי פּראַסעסאַז פון סינטעז און דיקאַמפּאָוזישאַן זענען דורכגעקאָכט סיימאַלטייניאַסלי. סיליציום קאַרבידע פּודער וועט צעלייגנ און פאָרעם טשאַד אין די גאַז פאַסע און האַרט פאַסע אַזאַ ווי Si, Si2C, SiC2, ריזאַלטינג אין ערנסט קאַרבאַנאַזיישאַן פון פּאָליקריסטאַללינע פּודער און די פאָרמירונג פון טשאַד ינקלוזשאַנז אין די קריסטאַל; אויף די אנדערע האַנט, ווען די דיקאַמפּאָוזישאַן קורס פון די פּודער איז לעפיערעך שנעל, די קריסטאַל סטרוקטור פון די דערוואַקסן SiC איין קריסטאַל איז פּראָנע צו טוישן, וואָס מאכט עס שווער צו קאָנטראָלירן די קוואַליטעט פון די דערוואַקסן SiC איין קריסטאַל.

1.2 ווירקונג פון פּודער קריסטאַל פאָרעם אויף קריסטאַל וווּקס
דער וווּקס פון SiC איין קריסטאַל דורך פּווט אופֿן איז אַ סאַבלימאַטיאָן-ריקריסטאַלליזאַטיאָן פּראָצעס ביי הויך טעמפּעראַטור. די קריסטאַל פאָרעם פון SiC רוי מאַטעריאַל האט אַ וויכטיק השפּעה אויף קריסטאַל וווּקס. אין דעם פּראָצעס פון פּודער סינטעז, די נידעריק-טעמפּעראַטור סינטעז פאַסע (β-SiC) מיט אַ קוביק סטרוקטור פון די אַפּאַראַט צעל און די הויך-טעמפּעראַטור סינטעז פאַסע (α-SiC) מיט אַ כעקסאַגאַנאַל סטרוקטור פון די אַפּאַראַט צעל וועט זיין דער הויפּט געשאפן. . עס זענען פילע סיליציום קאַרבידע קריסטאַל פארמען און אַ שמאָל טעמפּעראַטור קאָנטראָל קייט. פֿאַר בייַשפּיל, 3C-SiC וועט יבערמאַכן אין כעקסאַגאַנאַל סיליציום קאַרבידע פּאָלימאָרף, הייסט 4H/6H-SiC, ביי טעמפּעראַטורעס העכער 1900°C.

בעשאַס די איין קריסטאַל וווּקס פּראָצעס, ווען β-SiC פּודער איז געניצט צו וואַקסן קריסטאַלז, די סיליציום-טשאַד מאָלאַר פאַרהעלטעניש איז גרעסער ווי 5.5, און ווען α-SiC פּודער איז געניצט צו וואַקסן קריסטאַלז, די סיליציום-טשאַד מאָלאַר פאַרהעלטעניש איז 1.2. ווען די טעמפּעראַטור ריסעס, אַ פאַסע יבערגאַנג אַקערז אין די קרוסיבלע. אין דעם צייַט, די מאָלאַר פאַרהעלטעניש אין די גאַז פאַסע ווערט גרעסער, וואָס איז נישט קאַנדוסיוו צו קריסטאַל וווּקס. אין דערצו, אנדערע גאַז פאַסע ימפּיוראַטיז, אַרייַנגערעכנט טשאַד, סיליציום און סיליציום דייאַקסייד, זענען לייכט דזשענערייטאַד בעשאַס די פאַסע יבערגאַנג פּראָצעס. די בייַזייַן פון די ימפּיוראַטיז ז די קריסטאַל צו האָדעווען מיקראָטובעס און וווידס. דעריבער, די פּודער קריסטאַל פאָרעם מוזן זיין גענוי קאַנטראָולד.

1.3 ווירקונג פון פּודער ימפּיוראַטיז אויף קריסטאַל וווּקס
די טומע אינהאַלט אין SiC פּודער אַפעקץ די ספּאַנטייניאַס נוקלעאַטיאָן בעשאַס קריסטאַל וווּקס. די העכער די טומע צופרידן, די ווייניקער מסתּמא עס איז פֿאַר די קריסטאַל צו ספּאַנטייניאַסלי קערן. פֿאַר SiC, די הויפּט מעטאַל ימפּיוראַטיז אַרייַננעמען B, Al, V און Ni, וואָס קענען זיין באַקענענ דורך פּראַסעסינג מכשירים בעשאַס די פּראַסעסינג פון סיליציום פּודער און טשאַד פּודער. צווישן זיי, B און Al זענען די הויפּט פּליטקע ענערגיע מדרגה אַקסעפּטאָר ימפּיוראַטיז אין SiC, ריזאַלטינג אין אַ פאַרקלענערן אין SiC רעסיסטיוויטי. אנדערע מעטאַל ימפּיוראַטיז וועט באַקענען פילע ענערגיע לעוועלס, ריזאַלטינג אין אַנסטייבאַל עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס פון SiC איין קריסטאַלז אין הויך טעמפּעראַטורעס, און האָבן אַ גרעסערע פּראַל אויף די עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס פון הויך-ריינקייַט האַלב-ינסאַלייטינג איין קריסטאַל סאַבסטרייץ, ספּעציעל די רעסיסטיוויטי. דעריבער, הויך-ריינקייַט סיליציום קאַרבידע פּודער מוזן זיין סינטאַסייזד ווי פיל ווי מעגלעך.

1.4 ווירקונג פון ניטראָגען אינהאַלט אין פּודער אויף קריסטאַל וווּקס
דער מדרגה פון ניטראָגען צופרידן דיטערמאַנז די רעסיסטיוויטי פון די איין קריסטאַל סאַבסטרייט. הויפּט מאַניאַפאַקטשערערז דאַרפֿן צו סטרויערן די ניטראָגען דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן אין די סינטעטיש מאַטעריאַל לויט די דערוואַקסן קריסטאַל וווּקס פּראָצעס בעשאַס פּודער סינטעז. הויך-ריינקייַט האַלב-ינסאַלייטינג סיליציום קאַרבידע איין קריסטאַל סאַבסטרייץ זענען די מערסט פּראַמאַסינג מאַטעריאַלס פֿאַר מיליטעריש האַרץ עלעקטראָניש קאַמפּאָונאַנץ. צו וואַקסן הויך-ריינקייַט האַלב-ינסאַלייטינג איין קריסטאַל סאַבסטרייץ מיט הויך רעסיסטיוויטי און ויסגעצייכנט עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס, די אינהאַלט פון די הויפּט טומע ניטראָגען אין די סאַבסטרייט מוזן זיין קאַנטראָולד אויף אַ נידעריק מדרגה. קאַנדאַקטיוו איין קריסטאַל סאַבסטרייץ דאַרפן ניטראָגען אינהאַלט צו זיין קאַנטראָולד אין אַ לעפיערעך הויך קאַנסאַנטריישאַן.

2 שליסל קאָנטראָל טעכנאָלאָגיע פֿאַר פּודער סינטעז
רעכט צו די פאַרשידענע נוצן ינווייראַנמאַנץ פון סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייץ, די סינטעז טעכנאָלאָגיע פֿאַר גראָוט פּאַודערז אויך האט פאַרשידענע פּראַסעסאַז. פֿאַר N-טיפּ קאַנדאַקטיוו איין קריסטאַל גראָוט פּאַודערז, הויך טומע ריינקייַט און איין פאַסע זענען פארלאנגט; בשעת פֿאַר האַלב-ינסאַלייטינג איין קריסטאַל גראָוט פּאַודערז, שטרענג קאָנטראָל פון ניטראָגען אינהאַלט איז פארלאנגט.

2.1 פּאַודער פּאַרטאַקאַל גרייס קאָנטראָל
2.1.1 סינטעז טעמפּעראַטור
בעכעסקעם אנדערע פּראָצעס טנאָים אַנטשיינדזשד, סיק פּאַודערז דזשענערייטאַד ביי סינטעז טעמפּעראַטורעס פון 1900 ℃, 2000 ℃, 2100 ℃ און 2200 ℃ זענען סאַמפּאַלד און אַנאַלייזד. ווי געוויזן אין פיגורע 1, עס קענען זיין געזען אַז די פּאַרטאַקאַל גרייס איז 250 ~ 600 μם ביי 1900 ℃, און די פּאַרטאַקאַל גרייס ינקריסאַז צו 600 ~ 850 μם ביי 2000 ℃, און די פּאַרטאַקאַל גרייס ענדערונגען באטייטיק. ווען די טעמפּעראַטור האלט צו העכערונג צו 2100 ℃, די פּאַרטאַקאַל גרייס פון סיק פּודער איז 850 ~ 2360 μם, און די פאַרגרעסערן טענדז צו זיין מילד. די פּאַרטאַקאַל גרייס פון סיק ביי 2200 ℃ איז סטאַביל ביי וועגן 2360 μם. די פאַרגרעסערן אין סינטעז טעמפּעראַטור פון 1900 ℃ האט אַ positive ווירקונג אויף די סיק פּאַרטאַקאַל גרייס. ווען די סינטעז טעמפּעראַטור האלט צו פאַרגרעסערן פון 2100 ℃, די פּאַרטאַקאַל גרייס ניט מער ענדערונגען באטייטיק. דעריבער, ווען די סינטעז טעמפּעראַטור איז באַשטימט צו 2100 ℃, אַ גרעסערע פּאַרטאַקאַל גרייס קענען זיין סינטאַסייזד מיט אַ נידעריקער ענערגיע קאַנסאַמשאַן.

2.1.2 סינטעז צייט
אנדערע פּראָצעס טנאָים בלייבן אַנטשיינדזשד, און די סינטעז צייט איז ריספּעקטיוולי באַשטימט צו 4 שעה, 8 שעה און 12 שעה. די דזשענערייטאַד סיק פּודער מוסטערונג אַנאַליסיס איז געוויזן אין פיגורע 2. עס איז געפונען אַז די סינטעז צייַט האט אַ באַטייַטיק ווירקונג אויף די פּאַרטאַקאַל גרייס פון סיק. ווען די סינטעז צייט איז 4 שעה, די פּאַרטאַקאַל גרייס איז דער הויפּט פונאנדערגעטיילט אין 200 μם; ווען די סינטעז צייַט איז 8 ה, די סינטעטיש פּאַרטאַקאַל גרייס ינקריסיז באטייטיק, דער הויפּט פונאנדערגעטיילט אין וועגן 1 000 μם; ווי די סינטעז צייט האלט צו פאַרגרעסערן, די פּאַרטאַקאַל גרייס ינקריסיז ווייַטער, דער הויפּט פונאנדערגעטיילט אין וועגן 2 000 μם.

2.1.3 השפּעה פון רוי מאַטעריאַל פּאַרטאַקאַל גרייס
ווי די פּראָדוקציע קייט פון דינער סיליציום מאַטעריאַל איז ביסלעכווייַז ימפּרוווד, די ריינקייַט פון סיליציום מאַטעריאַלס איז אויך ימפּרוווד. דערווייַל, די סיליציום מאַטעריאַלס געניצט אין סינטעז זענען דער הויפּט צעטיילט אין גראַניאַלער סיליציום און פּאַודערד סיליציום, ווי געוויזן אין פיגורע 3.

פאַרשידענע סיליציום רוי מאַטעריאַלס זענען געניצט צו דורכפירן סיליציום קאַרבידע סינטעז יקספּעראַמאַנץ. דער פאַרגלייַך פון די סינטעטיש פּראָדוקטן איז געוויזן אין פיגורע 4. אַנאַליסיס ווייזט אַז ווען ניצן בלאָק סיליציום רוי מאַטעריאַלס, אַ גרויס סומע פון ​​סי עלעמענטן זענען פאָרשטעלן אין די פּראָדוקט. נאָך די סיליציום בלאָק איז קראַשט פֿאַר די צווייט מאָל, די סי עלעמענט אין די סינטעטיש פּראָדוקט איז באטייטיק רידוסט, אָבער עס נאָך יגזיסץ. צום סוף, סיליציום פּודער איז געניצט פֿאַר סינטעז, און בלויז סיק איז פאָרשטעלן אין דעם פּראָדוקט. דאָס איז ווייַל אין די פּראָדוקציע פּראָצעס, גרויס-גרייס גראַניאַלער סיליציום דאַרף צו אַנדערגאָו די ייבערפלאַך סינטעז אָפּרוף ערשטער, און סיליציום קאַרבידע איז סינטאַסייזד אויף די ייבערפלאַך, וואָס פּריווענץ די ינערלעך סי פּודער פון ווייַטער קאַמביינינג מיט C פּודער. דעריבער, אויב בלאָק סיליציום איז געניצט ווי רוי מאַטעריאַל, עס דאַרף זיין קראַשט און דערנאָך אונטערטעניק צו צווייטיק סינטעז פּראָצעס צו באַקומען סיליציום קאַרבידע פּודער פֿאַר קריסטאַל וווּקס.

2.2 פּודער קריסטאַל פאָרעם קאָנטראָל

2.2.1 השפּעה פון סינטעז טעמפּעראַטור
מיט אַנטשיינדזשד אנדערע פּראָצעס טנאָים, די סינטעז טעמפּעראַטור איז 1500 ℃, 1700 ℃, 1900 ℃ און 2100 ℃, און די דזשענערייטאַד סיק פּודער איז סאַמפּאַלד און אַנאַלייזד. ווי געוויזן אין פיגורע 5, β-SiC איז ערטי געל, און α-SiC איז לייטער אין קאָלירן. דורך אַבזערווינג די קאָליר און מאָרפאָלאָגי פון די סינטיסייזד פּודער, עס קענען זיין באשלאסן אַז די סינטאַסייזד פּראָדוקט איז β-SiC אין טעמפּעראַטורעס פון 1500 ℃ און 1700 ℃. ביי 1900 ℃ ווערט די קאָליר לייטער, און כעקסאַגאָנאַל פּאַרטיקאַלז דערשייַנען, וואָס ינדיקייץ אַז נאָך די טעמפּעראַטור ריסעס צו 1900 ℃, אַ פאַסע יבערגאַנג אַקערז, און אַ טייל פון β-SiC איז קאָנווערטעד אין α-SiC; ווען די טעמפּעראַטור האלט צו העכערונג צו 2100 ℃, עס איז געפונען אַז די סינטאַסייזד פּאַרטיקאַלז זענען טראַנספּעראַנט, און α-SiC איז בייסיקלי קאָנווערטעד.

2.2.2 ווירקונג פון סינטעז צייַט
אנדערע פּראָצעס טנאָים בלייבן אַנטשיינדזשד, און די סינטעז צייט איז ריספּעקטיוולי באַשטימט צו 4 ה, 8 ה און 12 ה. די דזשענערייטאַד סיק פּודער איז סאַמפּאַלד און אַנאַלייזד דורך דיפפראַקטאָמעטער (קסרד). די רעזולטאַטן זענען געוויזן אין פיגורע 6. די סינטעז צייַט האט אַ זיכער השפּעה אויף די פּראָדוקט סינטאַסייזד דורך סיק פּודער. ווען די סינטעז צייט איז 4 ה און 8 ה, די סינטעטיש פּראָדוקט איז דער הויפּט 6ה-סיק; ווען די סינטעז צייט איז 12 שעה, 15R-SiC איז ארויס אין דעם פּראָדוקט.

2.2.3 השפּעה פון רוי מאַטעריאַל פאַרהעלטעניש
אנדערע פּראַסעסאַז בלייבן אַנטשיינדזשד, די סומע פון ​​סיליציום-טשאַד סאַבסטאַנסיז איז אַנאַלייזד, און די ריישיאָוז זענען ריספּעקטיוולי 1.00, 1.05, 1.10 און 1.15 פֿאַר סינטעז יקספּעראַמאַנץ. די רעזולטאַטן זענען געוויזן אין פיגורע 7.

פֿון די XRD ספּעקטרום, עס קענען זיין געזען אַז ווען די סיליציום-טשאַד פאַרהעלטעניש איז גרעסער ווי 1.05, וידעפדיק סי אויס אין די פּראָדוקט, און ווען די סיליציום-טשאַד פאַרהעלטעניש איז ווייניקער ווי 1.05, וידעפדיק C איז ארויס. ווען די סיליציום-טשאַד פאַרהעלטעניש איז 1.05, די פריי טשאַד אין די סינטעטיש פּראָדוקט איז בייסיקלי ילימאַנייטאַד, און קיין פריי סיליציום איז נישט ארויס. דעריבער, די סומע פאַרהעלטעניש פון סיליציום-טשאַד פאַרהעלטעניש זאָל זיין 1.05 צו סינטאַסייז הויך-ריינקייַט סיק.

2.3 קאָנטראָל פון נידעריק ניטראָגען צופרידן אין פּודער
2.3.1 סינטעטיש רוי מאַטעריאַלס
די רוי מאַטעריאַלס געניצט אין דעם עקספּערימענט זענען הויך-ריינקייַט טשאַד פּודער און הויך-ריינקייַט סיליציום פּודער מיט אַ מידיאַן דיאַמעטער פון 20 μם. רעכט צו זייער קליין פּאַרטאַקאַל גרייס און גרויס ספּעציפיש ייבערפלאַך שטח, זיי זענען גרינג צו אַרייַנציען N2 אין די לופט. ווען סינטאַסייז די פּודער, עס וועט זיין געבראכט אין די קריסטאַל פאָרעם פון די פּודער. פֿאַר די וווּקס פון N-טיפּ קריסטאַלז, די אַניוואַן דאָפּינג פון N2 אין די פּודער פירט צו אַניוואַן קעגנשטעל פון די קריסטאַל און אפילו ענדערונגען אין די קריסטאַל פאָרעם. די ניטראָגען אינהאַלט פון די סינטאַסייזד פּודער נאָך ינטראָודוסט הידראָגען איז באטייטיק נידעריק. דאָס איז ווייַל די באַנד פון הידראָגען מאַלאַקיולז איז קליין. ווען די N2 אַדסאָרבעד אין די טשאַד פּודער און סיליציום פּודער איז העאַטעד און דיקאַמפּאָוזד פון די ייבערפלאַך, H2 גאָר דיפיוזז אין די ריס צווישן די פּאַודערז מיט זיין קליין באַנד, ריפּלייסינג די שטעלע פון ​​​​N2, און N2 יסקייפּס פון די קרוסאַבאַל בעשאַס די וואַקוום פּראָצעס, דערגרייכן דעם ציל פון רימוווינג די ניטראָגען צופרידן.

2.3.2 סינטעז פּראָצעס
בעשאַס די סינטעז פון סיליציום קאַרבידע פּודער, זינט די ראַדיוס פון טשאַד אַטאָמס און ניטראָגען אַטאָמס איז ענלעך, ניטראָגען וועט פאַרבייַטן טשאַד וואַקאַנסיעס אין סיליציום קאַרבידע, דערמיט ינקריסינג די ניטראָגען אינהאַלט. דער יקספּערמענאַל פּראָצעס אַדאַפּץ דעם אופֿן פון ינטראָודוסינג H2, און H2 ריאַקץ מיט טשאַד און סיליציום עלעמענטן אין די סינטעז קרוסיבלע צו דזשענערייט C2H2, C2H און SiH גאַסאַז. דער אינהאַלט פון טשאַד עלעמענט ינקריסיז דורך גאַז פאַסע טראַנסמיסיע, דערמיט רידוסינג טשאַד וואַקאַנסיעס. דער ציל פון רימוווינג ניטראָגען איז אַטשיווד.

2.3.3 פּראָצעס הינטערגרונט ניטראָגען אינהאַלט קאָנטראָל
גראַפיטע קרוסיבלע מיט גרויס פּאָראָסיטי קענען ווערן גענוצט ווי נאָך C קוואלן צו אַרייַנציען סי פארע אין די גאַז פאַסע קאַמפּאָונאַנץ, רעדוצירן סי אין די גאַז פאַסע קאַמפּאָונאַנץ, און אַזוי פאַרגרעסערן C / סי. אין דער זעלביקער צייט, גראַפייט קרוסיבלע קענען אויך רעאַגירן מיט Si אַטמאָספער צו דזשענערייט Si2C, SiC2 און SiC, וואָס איז עקוויוואַלענט צו Si אַטמאָספער וואָס ברענגען C מקור פון גראַפייט קרוסיבלע אין די וווּקס אַטמאָספער, ינקריסינג די C פאַרהעלטעניש און אויך ינקריסינג טשאַד-סיליציום פאַרהעלטעניש. . דעריבער, די טשאַד-סיליציום פאַרהעלטעניש קענען זיין געוואקסן דורך ניצן גראַפייט קרוסיבלע מיט גרויס פּאָראָסיטי, רידוסינג טשאַד וואַקאַנסיעס און דערגרייכן דעם ציל פון רימוווינג ניטראָגען.

3 אַנאַליסיס און פּלאַן פון איין קריסטאַל פּודער סינטעז פּראָצעס

3.1 פּרינציפּ און פּלאַן פון סינטעז פּראָצעס
דורך די אויבן-דערמאנט פולשטענדיק לערנען אויף די קאָנטראָל פון די פּאַרטאַקאַל גרייס, קריסטאַל פאָרעם און ניטראָגען אינהאַלט פון די פּודער סינטעז, אַ סינטעז פּראָצעס איז פארגעלייגט. הויך-ריינקייט C פּודער און סי פּודער זענען אויסגעקליבן, און זיי זענען יוואַנלי געמישט און לאָודיד אין אַ גראַפייט קרוסאַבאַל לויט אַ סיליציום-טשאַד פאַרהעלטעניש פון 1.05. דער פּראָצעס סטעפּס זענען דער הויפּט צעטיילט אין פיר סטאַגעס:
1) נידעריק-טעמפּעראַטור דעניטריפיקאַטיאָן פּראָצעס, וואַקיומינג צו 5 × 10-4 פּאַ, דעמאָלט ינטראָודוסינג הידראָגען, מאכן די קאַמער דרוק וועגן 80 קפּאַ, מיינטיינינג פֿאַר 15 מינוט, און ריפּיטינג פיר מאל. דעם פּראָצעס קענען באַזייַטיקן ניטראָגען עלעמענטן אויף די ייבערפלאַך פון טשאַד פּודער און סיליציום פּודער.
2) הויך-טעמפּעראַטור דעניטריפיקאַטיאָן פּראָצעס, וואַקיומינג צו 5 × 10-4 פּאַ, דעמאָלט באַהיצונג צו 950 ℃, און דעמאָלט ינטראָודוסינג הידראָגען, מאכן די קאַמער דרוק וועגן 80 קפּאַ, מיינטיינינג פֿאַר 15 מינוט און ריפּיטינג פיר מאל. דער פּראָצעס קענען באַזייַטיקן ניטראָגען עלעמענטן אויף די ייבערפלאַך פון טשאַד פּודער און סיליציום פּודער, און פירן ניטראָגען אין די היץ פעלד.
3) סינטעז פון נידעריק טעמפּעראַטור פאַסע פּראָצעס, עוואַקוירן צו 5 × 10-4 פּאַ, דעמאָלט היץ צו 1350 ℃, האַלטן פֿאַר 12 שעה, דעמאָלט באַקענען הידראָגען צו מאַכן די קאַמער דרוק וועגן 80 קפּאַ, האַלטן פֿאַר 1 שעה. דער פּראָצעס קענען באַזייַטיקן די ניטראָגען וואַלאַטילייזד בעשאַס די סינטעז פּראָצעס.
4) סינטעז פון הויך טעמפּעראַטור פאַסע פּראָצעס, פּלאָמבירן מיט אַ זיכער גאַז באַנד לויפן פאַרהעלטעניש פון הויך ריינקייַט הידראָגען און אַרגאַן געמישט גאַז, מאַכן די קאַמער דרוק וועגן 80 קפּאַ, כאַפּן די טעמפּעראַטור צו 2100 ℃, האַלטן פֿאַר 10 שעה. דער פּראָצעס קאַמפּליץ די טראַנספאָרמאַציע פון ​​סיליציום קאַרבידע פּודער פון β-SiC צו α-SiC און קאַמפּליץ די וווּקס פון קריסטאַל פּאַרטיקאַלז.
צום סוף, וואַרטן פֿאַר די קאַמער טעמפּעראַטור צו קילן צו צימער טעמפּעראַטור, פּלאָמבירן צו אַטמאַספעריק דרוק, און נעמען אויס די פּודער.

3.2 פּאַודער נאָך פּראַסעסינג פּראָצעס
נאָך די פּודער איז סינטאַסייזד דורך די אויבן פּראָצעס, עס מוזן זיין פּאָסט-פּראַסעסט צו באַזייַטיקן פריי טשאַד, סיליציום און אנדערע מעטאַל ימפּיוראַטיז און פאַרשטעלן די פּאַרטאַקאַל גרייס. ערשטער, די סינטאַסייזד פּודער איז געשטעלט אין אַ פּילקע מיל פֿאַר קראַשינג, און די קראַשט סיליציום קאַרבידע פּודער איז געשטעלט אין אַ מאַפאַל ויוון און העאַטעד צו 450 ° C דורך זויערשטאָף. די פריי טשאַד אין די פּודער איז אַקסאַדייזד דורך היץ צו דזשענערייט טשאַד דייאַקסייד גאַז וואָס יסקייפּס פון די קאַמער, אַזוי דערגרייכן די באַזייַטיקונג פון פֿרייַ טשאַד. דערנאָך, אַ אַסידיק רייניקונג פליסיק איז צוגעגרייט און געשטעלט אין אַ סיליציום קאַרבידע פּאַרטאַקאַל רייניקונג מאַשין פֿאַר רייניקונג צו באַזייַטיקן טשאַד, סיליציום און ריזידזשואַל מעטאַל ימפּיוראַטיז דזשענערייטאַד בעשאַס די סינטעז פּראָצעס. נאָך דעם, די ריזידזשואַל זויער איז געוואשן אין ריין וואַסער און דאַר. די דאַר פּודער איז סקרינד אין אַ ווייברייטינג פאַרשטעלן פֿאַר סעלעקציע פון ​​פּאַרטאַקאַל גרייס פֿאַר קריסטאַל וווּקס.