Kakšni so izzivi proizvodnje substrata iz silicijevega karbida?

Silicijev karbid (SiC) je material, ki ima visoko vezno energijo, podobno kot drugi trdi materiali, kot sta diamant in kubični borov nitrid. Vendar pa visoka energija vezi SiC otežuje neposredno kristalizacijo v ingote s tradicionalnimi metodami taljenja. Zato postopek gojenja kristalov silicijevega karbida vključuje uporabo tehnologije epitaksije v parni fazi. Pri tej metodi se plinaste snovi postopoma odlagajo na površino substrata in kristalizirajo v trdne kristale. Substrat igra ključno vlogo pri usmerjanju nanesenih atomov, da rastejo v določeni kristalni smeri, kar povzroči nastanek epitaksialne rezine s specifično kristalno strukturo.

Stroškovna učinkovitost

Silicijev karbid raste zelo počasi, običajno le približno 2 cm na mesec. V industrijski proizvodnji je letna proizvodna zmogljivost peči za rast monokristalov le 400-500 kosov. Poleg tega so stroški peči za rast kristalov tako visoki. Zato je proizvodnja silicijevega karbida drag in neučinkovit proces.

Da bi izboljšali učinkovitost proizvodnje in zmanjšali stroške, je epitaksialna rast silicijevega karbida nasubstratpostala bolj razumna izbira. Ta metoda lahko doseže množično proizvodnjo. V primerjavi z neposrednim rezanjemingoti silicijevega karbida, lahko epitaksialna tehnologija učinkoviteje zadovolji potrebe industrijske proizvodnje in tako izboljša tržno konkurenčnost materialov iz silicijevega karbida.

Težavnost rezanja

Silicijev karbid (SiC) ne raste le počasi, kar povzroča višje stroške, ampak je tudi zelo trd, kar otežuje postopek njegovega rezanja. Pri uporabi diamantne žice za rezanje silicijevega karbida bo hitrost rezanja počasnejša, rez bo bolj neenakomeren in zlahka pustijo razpoke na površini silicijevega karbida. Poleg tega so materiali z visoko Mohsovo trdoto ponavadi bolj krhki, ssilicijev karbid wafbolj verjetno se bodo zlomili med rezanjem kot silicijeve rezine. Ti dejavniki povzročajo relativno visoke stroške materialarezine iz silicijevega karbida. Zato lahko nekateri proizvajalci avtomobilov, kot je Tesla, ki sprva razmišljajo o modelih, ki uporabljajo materiale iz silicijevega karbida, na koncu izberejo druge možnosti za znižanje stroškov celotnega vozila.

Kristalna kakovost

Z rastjoSiC epitaksialne rezinena substratu je mogoče učinkovito nadzorovati kakovost kristalov in ujemanje rešetke. Kristalna struktura substrata bo vplivala na kakovost kristalov in gostoto napak epitaksialne rezine, s čimer se bo izboljšala učinkovitost in stabilnost SiC materialov. Ta pristop omogoča proizvodnjo kristalov SiC z višjo kakovostjo in manj napakami, s čimer se izboljša zmogljivost končne naprave.

Nastavitev napetosti

Rešetka, ki se ujema medsubstratinepitaksialna rezinapomembno vpliva na deformacijsko stanje materiala SiC. S prilagoditvijo tega ujemanja se elektronska struktura in optične lastnostiSiC epitaksialna rezinalahko spremenite in tako pomembno vplivate na delovanje in funkcionalnost naprave. Ta tehnologija prilagajanja napetosti je eden ključnih dejavnikov pri izboljšanju delovanja naprav iz SiC.

Nadzor lastnosti materiala

Z epitaksijo SiC na različnih vrstah substratov je mogoče doseči rast SiC z različnimi orientacijami kristalov, s čimer dobimo kristale SiC s specifičnimi smermi kristalnih ravnin. Ta pristop omogoča prilagajanje lastnosti SiC materialov za potrebe različnih področij uporabe. na primerSiC epitaksialne rezinelahko gojimo na substratih 4H-SiC ali 6H-SiC, da pridobimo specifične elektronske in optične lastnosti za izpolnjevanje različnih tehničnih in industrijskih aplikacij.