Bunaithe ar theicneolaíocht foirnéise fáis criostail sileacain 8 n-orlach sileacain

       Tá Silicon Carbide ar cheann de na hábhair idéalach chun feistí ardteochta, ardmhinicíochta, ardchumhachta agus ardvoltais a dhéanamh. D'fhonn éifeachtúlacht táirgthe a fheabhsú agus costais a laghdú, is treo forbartha tábhachtach é ullmhú foshraitheanna cairbíde sileacain ar mhéid mór. Ag díriú ar riachtanais phróisis naCairbíd sileacain 8-orlach (sic) Fás criostail aonair, Rinneadh anailís ar an mheicníocht fáis ar mhodh iompair gaile fhisiciúil cairbíde sileacain (PVT), an córas téimh (fáinne treorach TAC, breogán brataithe TAC,Fáinní brataithe TAC, Pláta brataithe TAC, fáinne trí-petal brataithe TAC, Crucible Trí-Petal Brataithe TAC, Sealbhóir Brataithe TAC, Graifít Póiriúil, Braith Bog, Fás Fáis Criostail Brataithe Sic agus EilePróiseas spártha fáis criostail aonair SICa sholáthraíonn leathsheoltor Vetek), rinneadh staidéar ar theicneolaíocht rialaithe uainíochta agus próisis na crucible de fhoirnéis fáis criostail sileacain sileacain, agus d'ullmhaigh agus d'fhás criostail 8 n-orlach go rathúil trí anailís insamhladh teirmeach allamuigh agus turgnaimh phróisis.

Tabhairt isteach

      Is ionadaí tipiciúil é Silicon Carbide (SIC) de na hábhair leathsheoltóra tríú glúin. Tá buntáistí feidhmíochta aige mar leithead níos mó bandgap, réimse leictreach miondealú níos airde, agus seoltacht theirmeach níos airde. Feidhmíonn sé go maith i réimsí ardteochta, ardbhrú agus ardmhinicíochta, agus tá sé anois ar cheann de na príomhthreoracha forbartha i réimse na teicneolaíochta ábhair leathsheoltóra.  Faoi láthair, úsáideann an fás tionsclaíoch atá ag criostail chairbíde sileacain go príomha iompar gaile fisiciúil (PVT), a bhaineann le fadhbanna casta cúplála allamuigh ilfhisiciúil, il-chomhpháirt, il-chomhpháirt, il-theas agus aistriú maise agus idirghníomhaíocht sreafa teasa maighnéada-leictreach. Dá bhrí sin, tá sé deacair dearadh an chórais fáis PVT a dhearadh, agus tomhas agus rialú paraiméadair an phróisis le linn anPróiseas Fáis CrystalTá sé deacair, agus mar thoradh air sin tá an deacracht a bhaineann le lochtanna cáilíochta na gcriostal cairbíde sileacain a fhástar agus an méid beag criostail a rialú, ionas go mbeidh costas na bhfeistí le cairbíd sileacain mar an tsubstráit ard.

      Is é Silicon Carbide Manufacturing Equipment bunús teicneolaíochta cairbíde sileacain agus forbairt thionsclaíoch. Is iad an leibhéal teicniúil, an cumas próisis agus an ráthaíocht neamhspleách ar fhoirnéis fáis criostail sileacain sileacain an eochair do fhorbairt ábhar cairbíde sileacain i dtreo méid mór agus toradh ard, agus is iad na príomhfhachtóirí a spreagann an tionscal leathsheoltóra tríú glúin chun forbairt i dtreo costais íseal agus scála mór. I bhfeistí leathsheoltóra a bhfuil criostail singil cairbíde sileacain orthu mar fhoshraith, is é luach an tsubstráit an céatadán is mó, thart ar 50%. Tá forbairt ar threalamh fáis chriostal sileacain ardcháilíochta ar ardchaighdeán, ag feabhsú an toradh agus an ráta fáis de fhoshraitheanna criostail aonair cairbíde sileacain, agus ag laghdú costais táirgthe an-tábhachtach maidir le feistí gaolmhara a chur i bhfeidhm. D'fhonn soláthar acmhainne táirgthe a mhéadú agus meánchostas feistí cairbíde sileacain a laghdú a thuilleadh, tá leathnú ar mhéid na bhfoshraitheanna cairbíde sileacain ar cheann de na bealaí tábhachtacha. Faoi láthair, is é 6 orlach an méid foshraithe cairbíde príomhshrutha idirnáisiúnta, agus tá sé ag dul ar aghaidh go tapa go 8 n -orlach.

       I measc na bpríomhtheicneolaíochtaí a chaithfear a réiteach i bhforbairt foirnéisí fáis criostail sileacain 8 n-orlach tá: (1) dearadh struchtúr allamuigh teirmeach ar mhéid mór chun grádán teochta gathacha níos lú agus grádán teochta fadaimseartha níos mó atá oiriúnach le haghaidh fás criostail carbáiste sileacain 8 n-orlach. . .

1 Meicníocht Fáis Crystal Pvt

       Is é an modh PVT ná criostail aonair cairbíde sileacain a ullmhú tríd an bhfoinse SIC a chur ag bun breogán graifíte dlúth sorcóireach, agus cuirtear an criostail síol sic in aice leis an gclúdach breogán. Déantar an breogán a théamh go 2 300 ~ 2 400 ℃ trí ionduchtú nó friotaíocht minicíochta raidió, agus tá sé inslithe ag graifíte braite nógraifít póiriúil. Is iad na príomhshubstaintí a iompraítear ón bhfoinse SIC go dtí an criostail síl ná Móilíní Si, Si2c agus SIC2. Rialaítear an teocht ag an gcriostal síl le bheith beagán níos ísle ná an teocht ag an micrea-phúdar íochtarach, agus déantar grádán teochta aiseach sa bhreogán. Mar a thaispeántar i bhFigiúr 1, cuireann an micrea-phúdar cairbíd sileacain sublimates ag teocht ard chun gáis imoibriúcháin de chomhpháirteanna éagsúla gáis a fhoirmiú, a shroicheann an criostail síol le teocht níos ísle faoi thiomáint an ghrádáin teochta agus a chriostal air chun tinneas carbide sorcóireach sorcóireach a dhéanamh.

Is iad na príomhghníomhartha ceimiceacha atá ag fás Pvt ná:

Sic (s) ⇌ Si (g)+C (s)

2sic ⇌ agus₂C (g)+c (s)

2sic ⇌ SIC2 (g)+Si (L, G)

Sic (s) ⇌ sic (g)

Is iad na tréithe a bhaineann le fás Pvt de chriostail aonair SIC ná:

1) Tá dhá chomhéadan gáis-soladach ann: ceann amháin is ea an comhéadan púdair gáis-sic, agus is é an ceann eile an comhéadan criostail gáis.

2) Tá dhá chineál substaintí sa chéim gháis: is é ceann na móilíní támh a tugadh isteach sa chóras; Is é an ceann eile an chomhpháirt chéim gáis SIMCN a tháirgtear trí dhianscaoileadh agus sublimationPúdar sic. Comhpháirteanna na céime gáis idirghníomhaíonn SIMCN lena chéile, agus fásfaidh cuid de na comhpháirteanna céim gháis criostalach mar a thugtar air a chomhlíonann riachtanais an phróisis chriostalaithe isteach sa chriostal SIC.

3) Sa phúdar cairbíde sileacain sholadach, tarlóidh imoibrithe céim sholadach idir cáithníní nach bhfuil sublimated acu, lena n-áirítear roinnt cáithníní a chruthaíonn comhlachtaí ceirmeacha scagtha trí shintéiriú, roinnt cáithníní a chruthaíonn grán le méid áirithe cáithníní agus moirfeolaíocht chriostagrafaíochta i gcáithníní carbóin-charbóin nó trí cháithníní carbóin-charbóin atá mar gheall ar cháithníní carbóin-charbóin atá i gcáithníní carbóin-saibhir-saibhric-stíobais atá sa-stíobach carbóin,)))) agus sublimation.

4) Le linn an phróisis fáis criostail, tarlóidh dhá athrú céim: ceann amháin ná go ndéantar na cáithníní púdair cairbíde sileacain sholadach a chlaochlú ina gcomhpháirteanna céim gáis SIMCN trí dhianscaoileadh neamh-stoichiméadrach agus sublimation, agus is é an ceann eile ná go ndéantar na comhpháirteanna céim gáis SIMCN a chlaochlú go cáithníní laitíse trí chriostalú.

2 Dearadh trealaimh 

      Mar a thaispeántar i bhFigiúr 2, áirítear go príomha le: cóimeáil chlúdaigh uachtair, tionól seomra, córas téimh, meicníocht uainíochta breogán, meicníocht ardaithe níos ísle, agus córas rialaithe leictreach san áireamh sa bhfoirnéis fáis sileacain cairbíde sileacain.

2.1 Córas Teasa 

     Mar a léirítear i bhFigiúr 3, glacann an córas téimh le téamh ionduchtaithe agus tá sé comhdhéanta de chorna ionduchtaithe, abreogán graifít, ciseal inslithe (Bhraith dochta, bhraith bog), etc. Nuair a théann an mheánmhinicíocht a athraíonn an sruth reatha tríd an gcorna ionduchtaithe il-cas mórthimpeall ar an taobh amuigh den bhreogán graifíte, déanfar réimse maighnéadach spreagtha den mhinicíocht chéanna a fhoirmiú sa bhreogán graifíte, ag giniúint fórsa leictreamaighnéadach spreagtha. Ós rud é go bhfuil seoltacht mhaith ag an ábhar crucible graifít ard-íonachta, gintear sruth spreagtha ar an mballa breogán, ag cruthú sruth eddy. Faoi ghníomh an fhórsa Lorentz, tiocfaidh an sruth spreagtha ar deireadh thiar ar bhalla seachtrach an bhreogáin (i.e. an éifeacht craicinn) agus lagaíonn sé de réir a chéile ar feadh an treo gathacha. Mar gheall ar shruthanna eddy a bheith ann, gintear teas Joule ar bhalla seachtrach an bhreogáin, agus é mar fhoinse teasa an chórais fáis. Cinneann méid agus dáileadh teasa Joule an réimse teochta sa bhreogán go díreach, rud a théann i bhfeidhm ar fhás an chriostal.

     Mar a léirítear i bhFíor 4, is cuid lárnach den chóras téimh é an corna ionduchtaithe. Glacann sé le dhá thacar de struchtúir neamhspleácha corna agus tá meicníochtaí gluaisne beachta uachtair agus íochtaracha ann faoi seach. Is é an corna a íocann an chuid is mó den chaillteanas teasa leictreach den chóras teasa ar fad, agus caithfear fuarú éigeantach a dhéanamh. Déantar an corna a fhoirceannadh le feadán copair agus é a fhuarú ag uisce taobh istigh. Is é an raon minicíochta den sruth spreagtha ná 8 ~ 12 kHz. Cinneann minicíocht an teasa ionduchtaithe doimhneacht treá an réimse leictreamaighnéadaigh sa bhreogán graifíte. Úsáideann an mheicníocht gluaisne corna meicníocht péire scriú tiomáinte ag mótair. Comhoibríonn an corna ionduchtaithe leis an soláthar cumhachta ionduchtaithe chun an Crucible graifíte inmheánach a théamh chun sublimation an phúdair a bhaint amach. Ag an am céanna, déantar cumhacht agus suíomh coibhneasta an dá shraith cornaí a rialú chun an teocht a dhéanamh ag an gcriostal síol níos ísle ná an teocht ag an micrea-phúdar íochtarach, ag cruthú grádán teochta aiseach idir an criostail síol agus an púdar sa bhreogán, agus ag cruthú grádán teochta gathach réasúnta ag an gcriostal silicon.

2.2 Meicníocht uainíochta Crucible 

      Le linn fás mórmhéideSilicon Carbide Criostail Aonair, coinnítear an breogán i dtimpeallacht fholús an chuas ag rothlú de réir riachtanais an phróisis, agus ní mór an réimse teirmeach grádáin agus an stát brú íseal sa chuas a choinneáil seasmhach. Mar a thaispeántar i bhFigiúr 5, úsáidtear péire giaranna mótair-tiomáinte chun rothlú cobhsaí an bhreogáin a bhaint amach. Úsáidtear struchtúr séalaithe sreabhach maighnéadach chun séalaithe dinimiciúil na seafta rothlach a bhaint amach. Baineann an séala sreabhach maighnéadach úsáid as ciorcad páirce maighnéadach rothlach a fhoirmítear idir an maighnéad, an bróg cuaille maighnéadach agus an muinchille maighnéadach chun an leacht maighnéadach idir an rinn bróg cuaille agus an muinchille a mhaisiú go daingean chun fáinne sreabhach cosúil le fáinne a chruthú, ag cur bac go hiomlán ar an mbearna chun cuspóir séalaithe a bhaint amach. Nuair a tharchuirtear an tairiscint rothlach ón atmaisféar go dtí an seomra folúis, úsáidtear an gléas séalaithe dinimiciúil leachtach O-fáinne chun na míbhuntáistí a bhaineann le caitheamh éasca agus an saol íseal a shárú i séalaithe soladach, agus is féidir leis an sreabhán maighnéadach leachtach an spás séalaithe ar fad a líonadh, rud a fhágann gur féidir le gach cainéal a bhlocáil agus a stopadh a bhaint amach. Glacann an sreabhán maighnéadach agus an tacaíocht breogán le struchtúr fuaraithe uisce chun infheidhmeacht ardteochta an tsreabháin mhaighnéadaigh agus na tacaíochta breogán a chinntiú agus chun cobhsaíocht an stáit allamuigh teirmeach a bhaint amach.

2.3 Meicníocht Ardaithe Clúdaigh Íochtarach

     Is éard atá sa mheicníocht ardaithe cumhdaigh íochtarach ná mótar tiomána, scriú liathróid, treoir líneach, lúibín ardaithe, clúdach foirnéise agus lúibín clúdaigh foirnéise. Tiomáineann an mótar an lúibín clúdaigh foirnéise atá ceangailte leis an bpéire treorach scriú trí laghdaitheoir chun gluaiseacht suas agus síos an chlúdaigh íochtair a bhaint amach.

     Éascaíonn an mheicníocht ardaithe chumhdaigh íochtarach socrú agus deireadh a chur le breogáin mhórmhéide, agus níos tábhachtaí fós, cinntíonn sé iontaofacht ina saothraítear an clúdach foirnéise níos ísle. Le linn an phróisis iomláin, tá céimeanna athraithe brú ag an seomra mar fholús, brú ard, agus brú íseal. Bíonn tionchar díreach ag staid chomhbhrú agus ar shéalaithe an chlúdaigh íochtair go díreach ar iontaofacht an phróisis. Nuair a theipeann ar an séala faoi theocht ard, scriosfar an próiseas iomlán. Tríd an bhfeiste rialaithe agus teorann mótair servo, déantar déine an tionóil chumhdaigh íochtair agus an tseomra a rialú chun an staid is fearr comhbhrú agus séalaithe an fháinne ina saothraítear an seomra foirnéise a shéalú chun cobhsaíocht an bhrú próisis a chinntiú, mar a thaispeántar i bhFíor 6.

2.4 Córas Rialaithe Leictreach 

      Le linn fás criostail charbide sileacain, ní mór don chóras rialaithe leictreach paraiméadair phróisis dhifriúla a rialú go cruinn, lena n -áirítear airde an tsuímh chorna, ráta uainíochta breogán, cumhacht téimh agus teocht, sreabhadh iontógála gáis speisialta éagsúla, agus oscailt an chomhla comhréireach.

      Mar a thaispeántar i bhFíor 7, úsáideann an córas rialaithe rialtóir ríomhchláraithe mar fhreastalaí, atá ceangailte leis an tiománaí servo tríd an mbus chun rialú gluaisne an chorna agus an bhreogáin a bhaint amach; Tá sé ceangailte leis an rialtóir teochta agus leis an rialtóir sreafa tríd an caighdeán caighdeánach chun rialú fíor-ama ar theocht, brú agus sreabhadh gáis próisis speisialta a bhaint amach. Bunaíonn sé cumarsáid leis na bogearraí cumraíochta trí Ethernet, malartaíonn sé faisnéis faoi chóras i bhfíor -am, agus taispeánann sé faisnéis pharaiméadair próisis éagsúla ar an ríomhaire óstach. Déanann oibreoirí, pearsanra próisis agus bainisteoirí faisnéis a mhalartú leis an gcóras rialaithe tríd an gcomhéadan meaisín daonna.

     Feidhmíonn an córas rialaithe gach bailiú sonraí allamuigh, anailís ar stádas oibriúcháin gach gníomhaire agus an gaol loighciúil idir na meicníochtaí. Faigheann an rialtóir ríomhchláraithe treoracha an ríomhaire óstaigh agus críochnaíonn sé rialú gach gníomhaire sa chóras. Is é an Rialaitheoir In -ríomhchláraithe a fhorghníomhaíonn an straitéis fhorghníomhaithe agus sábháilteachta den roghchlár próisis uathoibríoch. Cinntíonn cobhsaíocht an rialaitheora in -ríomhchláraithe iontaofacht chobhsaíochta agus sábháilteachta oibríocht an roghchlár próisis.

     Coinníonn an chumraíocht uachtarach malartú sonraí leis an rialtóir ríomhchláraithe i bhfíor -am agus taispeánann sé sonraí allamuigh. Tá sé feistithe le comhéadain oibríochta amhail rialú teasa, rialú brú, rialú ciorcaid gáis agus rialú mótair, agus is féidir luachanna suímh paraiméadair éagsúla a athrú ar an gcomhéadan. Monatóireacht fíor-ama ar pharaiméadair aláraim, ag soláthar taispeáint aláraim scáileáin, ag taifeadadh an ama agus na sonraí mionsonraithe maidir le tarlú agus aisghabháil aláraim. Taifeadadh fíor-ama ar na sonraí próisis go léir, ábhar oibríochta scáileáin agus am oibríochta. Baintear an rialú comhleá ar pharaiméadair éagsúla próisis amach tríd an mbunchód taobh istigh den rialaitheoir ríomhchláraithe, agus is féidir uasmhéid de 100 céim den phróiseas a bhaint amach. Cuimsíonn gach céim níos mó ná dosaen paraiméadair próisis amhail am oibríochta próisis, spriocchumhacht, brú sprice, sreabhadh argóin, sreabhadh nítrigine, sreabhadh hidrigine, suíomh breogán agus ráta breogán.

3 Anailís Insamhladh Réimse Teirmeach

    Bunaítear an tsamhail anailíse insamhalta teirmeach allamuigh. Is é Figiúr 8 an léarscáil scamall teochta sa seomra fáis breogán. D'fhonn an raon teochta fáis de chriostal singil 4H-SiC a chinntiú, ríomhtar go bhfuil teocht lár an chriostal síl 2200 ℃, agus is é an teocht imeall ná 2205.4 ℃. Ag an am seo, is é 2167.5 ℃ teocht lár an bharr crucible, agus is é an teocht is airde den limistéar púdair (taobh síos) ná 2274.4 ℃, ag cruthú grádán teochta aiseach.

       Léirítear dáileadh grádán gathacha an chriostal i bhFíor 9. Is féidir le grádán teochta cliathánach íochtarach an dromchla criostail síolta an cruth fáis criostail a fheabhsú go héifeachtach. Is é 5.4 ℃ an difríocht reatha teochta ríofa reatha, agus tá an cruth foriomlán beagnach cothrom agus beagán dronnach, ar féidir leis cruinneas rialaithe gathacha teochta agus riachtanais aonfhoirmeachta an dromchla criostail síl a chomhlíonadh.

       Taispeántar an cuar difríochta teochta idir an dromchla amhábhar agus an dromchla criostail síl i bhFíor 10. Is é 2210 ℃ teocht lár an dromchla ábhair, agus cruthaítear grádán teochta fadaimseartha de 1 ℃/cm idir an dromchla ábhair agus an dromchla criostail síl, atá laistigh de raon réasúnach.

      Taispeántar an ráta fáis measta i bhFíor 11. Is féidir le ráta fáis ró -thapa an dóchúlacht go mbeidh lochtanna mar polymorphism agus díshealbhú a mhéadú. Tá an ráta fáis measta reatha gar do 0.1 mm/h, atá laistigh de raon réasúnta.

     Trí anailís agus ríomh insamhalta allamuigh teirmeach, faightear amach go gcomhlíonann teocht an ionaid agus teocht imeall an chriostal síolta grádán gathacha na criostail de 8 n -orlach. Ag an am céanna, cruthaíonn barr agus bun an bhreogáin grádán teochta aiseach atá oiriúnach do fhad agus do thiús an chriostal. Is féidir le modh teasa reatha an chórais fáis fás criostail aonair 8 n-orlach a chomhlíonadh.

4 Tástáil Thurgnamhach

     Ag baint úsáide as seoFoirnéis fáis criostail aonair cairbíd sileacain, bunaithe ar ghrádán teochta an insamhalta páirce teirmeach, trí na paraiméadair a choigeartú mar an teocht uachtair, brú cuas, luas uainíochta breogán, agus suíomh coibhneasta na gcorna uachtaracha agus íochtaracha, rinneadh tástáil fáis criostail charbide sileacain (mar a léiríodh i bhFíor 12) agus fuarthas crystal carbid sileacain 8-orlach.

5 Conclúid

     Rinneadh staidéar ar na príomhtheicneolaíochtaí maidir le fás criostail aonair cairbíde sileacain 8 n-orlach, amhail réimse teirmeach grádán, meicníocht gluaisne breogán, agus rialú uathoibríoch ar pharaiméadair phróisis. Rinneadh an réimse teirmeach sa seomra fáis Crucible a insamhladh agus a anailísiú chun an grádán teochta idéalach a fháil. Tar éis tástála, is féidir leis an modh teasa ionduchtaithe dúbailte corc a chomhlíonadh le fás mórmhéideCriostail Carbide Silicon. Soláthraíonn taighde agus forbairt na teicneolaíochta seo teicneolaíocht trealaimh chun criostail carbide 8 n-orlach a fháil, agus soláthraíonn sé bunús trealaimh chun tionscnamh cairbíde sileacain a aistriú ó 6 orlach go 8 n-orlach, ag feabhsú éifeachtúlacht fáis ábhar cairbíde sileacain agus ag laghdú costais.