ለSiC ነጠላ ክሪስታል እድገት ባለ ቀዳዳ ታሲ የተሸፈኑ ግራፋይት ዲስኮች

የሲሊኮን ካርቦይድ (SiC) ነጠላ ክሪስታል እድገት ወደ ትላልቅ ዲያሜትሮች እና ወደ ጥብቅ የጉድለት ቁጥጥር መስፋፋቱን ሲቀጥል፣ የሙቅ-ዞን ክፍሎች መረጋጋት እና ንፅህና ለአጠቃላይ የክሪስታል ምርት እና የመሳሪያ አፈፃፀም ወሳኝ ሆነዋል። ባለ ቀዳዳ ታሲ (ታንታለም ካርቦይድ) ሽፋን ያላቸው ግራፋይት ዲስኮች በአካላዊ የእንፋሎት ትራንስፖርት (PVT) SiC ክሪስታል እድገት ሂደት ውስጥ እንደ የላቀ ተግባራዊ አካላት የተነደፉ ሲሆን በእንፋሎት ትራንስፖርት ቁጥጥር፣ በሙቀት መስክ ማረጋጊያ እና በብክለት ቁጥጥር ውስጥ ወሳኝ ሚና ይጫወታሉ።

በሲሲ ነጠላ ክሪስታል የእድገት አካባቢዎች ውስጥ በተለምዶ ከ2000 ዲግሪ ሴልሺየስ በላይ በሆነ የሙቀት መጠን የሚሰሩ፣ የተለመዱ የግራፋይት ክፍሎች ለኬሚካል መሸርሸር፣ ለካርቦን ንዑስ ክምችት እና ለክፍት ማመንጨት ተጋላጭ ናቸው፣ ምላሽ ሰጪ ሲሊኮን የያዙ የእንፋሎት ዝርያዎች ሲጋለጡ። የሴሚክስላብ ባለ ቀዳዳ TaC ሽፋን ያላቸው የግራፋይት ዲስኮች በጥንቃቄ የተነደፈ ባለ ቀዳዳ ግራፋይት ንጣፍ ከተስተካከለ፣ ከፍተኛ ንፁህ የTaC ሽፋን ጋር በማጣመር እነዚህን ተግዳሮቶች ይፈታሉ። ይህ ዲዛይን ሁለቱንም ቁጥጥር የሚደረግበት የጋዝ መተላለፊያ እና በኬሚካል የማይንቀሳቀስ መከላከያ ያቀርባል፣ ይህም በምንጭ ቁሱ እና በክሪስታል እድገት በይነገጽ መካከል የSi- እና C-የያዙ የእንፋሎት ፍሰትን በትክክል ለማስተዳደር ያስችላል።

በእድገት ክሩሲብል ውስጥ፣ ባለ ቀዳዳ የTaC ሽፋን ያላቸው ግራፋይት ዲስኮች እንደ የእንፋሎት ፍሰት አወያዮች እና የስርጭት ተቆጣጣሪዎች ሆነው ያገለግላሉ። እርስ በርስ የተያያዙት የቀዳዳ መዋቅር የተንቀጠቀጡ የእንፋሎት ፍሰትን እና አካባቢያዊ የትኩረት ቅልጥፍናዎችን በመግታት የንዑስ ክፍል ዝርያዎችን ቁጥጥር የሚደረግበት ስርጭት እንዲኖር ያስችላል። ይህ ቁጥጥር የሚደረግበት የጅምላ ትራንስፖርት በቀጥታ ለበለጠ ወጥ የሆነ የእድገት በይነገጽ፣ የተሻሻለ የራዲያል ውፍረት ወጥነት እና የተሻሻለ የክሪስታል ሞርፎሎጂ አስተዋጽኦ ያደርጋል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የTaC ሽፋን ከSi እንፋሎት ጋር ካለው ቀጥተኛ ኬሚካል መስተጋብር ውስጥ ያለውን ግራፋይት ከውስጡ ለይቶ በማውጣት የግራፋይት ፍጆታን፣ የገጽታ መበላሸትን እና በተራዘመ የእድገት ሂደቶች ወቅት ከካርቦን ጋር የተያያዘ ብክለትን በእጅጉ ይቀንሳል።

በሙቀት አንፃር፣ የTaC ልዩ የማቅለጫ ነጥብ (≥3880℃) እና መረጋጋት በተደጋጋሚ የሙቀት ዑደት ወቅት መዋቅራዊ ታማኝነትን እና የሽፋን ማጣበቂያን ያረጋግጣሉ። ቀዳዳ ያለው አርክቴክቸር በሞቃት ዞን ውስጥ የአክሲያል እና የራዲያል የሙቀት ቅልጥፍናዎችን ለማረጋጋት የሚረዳ ሲሆን ይህም ለአካባቢያዊ የሙቀት መቋቋም ማስተካከያ አስተዋጽኦ ያደርጋል። ይህ የሙቀት ሚዛን በተለይ ለትላልቅ ዲያሜትር SiC የቦውል እድገት ጠቃሚ ነው፣ የበይነገጽ መረጋጋት እና የሙቀት ሲሜትሪ የማይክሮፓይፕ መፈጠርን፣ የመሠረት ፕላን መሰናክሎችን እና ሌሎች ክሪስታሎግራፊክ ጉድለቶችን ለመቀነስ አስፈላጊ ናቸው።

ከብክለት መቆጣጠሪያ አንፃር፣ ባለ ቀዳዳ የሆኑ የTaC ሽፋን ያላቸው ግራፋይት ዲስኮች ባልተሸፈኑ ወይም በተለምዶ ከተሸፈኑ ክፍሎች ጋር ሲነፃፀሩ ከፍተኛ ጥቅም ይሰጣሉ። ጥቅጥቅ ያለው የTaC ንብርብር የግራፋይት አቧራ እና የቅንጣት መለቀቅን ውጤታማ በሆነ መንገድ ያቆማል፣ ይህም ዝቅተኛ የጀርባ ርኩሰት ደረጃዎችን እና ንፁህ የእድገት አካባቢዎችን ይደግፋል። ይህ ወደ ክሪስታል ንፅህና የተሻሻለ፣ የብልሽት ኒውክሊየሽን አደጋን የሚቀንስ እና ከፍተኛ የታችኛው የዋፈር ምርትን ያስከትላል።

ሴሚክስላብ የሽፋን ውፍረትን፣ የቀዳዳ ማቆየትን እና የሽፋን ዘልቆ መግባትን ጥልቀት የሚያስተካክሉ ቁጥጥር የሚደረግባቸው የሽፋን ሂደቶችን በመጠቀም ባለ ቀዳዳ የTaC ሽፋን ያላቸው ግራፋይት ዲስኮችን ዲዛይን ያደርጋል እና ያመርታል። ይህም የቀዳዳ መዘጋት ሳይኖር የረጅም ጊዜ የመተላለፍ መረጋጋትን ያረጋግጣል፣ ይህም በክፍለ ጊዜው የአገልግሎት ዘመን ሁሉ ወጥ የሆነ የእንፋሎት ትራንስፖርት ባህሪያትን ይጠብቃል። እያንዳንዱ ምርት በዋና ዋና የSiC PVT ምድጃ ዲዛይኖች ውስጥ ተኳሃኝነት ያለው ሲሆን ለምርምር-መጠን እና ለድምጽ ምርት ክሪስታል እድገት ስርዓቶች ተስማሚ ነው።