Какви са предизвикателствата пред производството на субстрат от силициев карбид?

Силициевият карбид (SiC) е материал, който притежава висока енергия на свързване, подобно на други твърди материали като диамант и кубичен борен нитрид. Въпреки това, високата енергия на свързване на SiC затруднява директното кристализиране в блокове чрез традиционните методи на топене. Следователно, процесът на отглеждане на кристали от силициев карбид включва използването на технология за епитаксия в парна фаза. При този метод газообразните вещества постепенно се отлагат върху повърхността на субстрата и кристализират в твърди кристали. Субстратът играе жизненоважна роля в насочването на отложените атоми да растат в определена кристална посока, което води до образуването на епитаксиална пластина със специфична кристална структура.

Ефективност на разходите

Силициевият карбид расте много бавно, обикновено само около 2 см на месец. В промишленото производство годишният производствен капацитет на една пещ за растеж на един кристал е само 400-500 броя. В допълнение, цената на пещта за отглеждане на кристали е толкова висока. Следователно производството на силициев карбид е скъп и неефективен процес.

За да се подобри ефективността на производството и да се намалят разходите, епитаксиалният растеж на силициевия карбид върхусубстратсе превърна в по-разумен избор. Този метод може да постигне масово производство. В сравнение с директното рязанеслитъци от силициев карбид, епитаксиалната технология може по-ефективно да отговори на нуждите на индустриалното производство, като по този начин подобрява пазарната конкурентоспособност на материалите от силициев карбид.

Трудност при рязане

Силициевият карбид (SiC) не само расте бавно, което води до по-високи разходи, но е и много твърд, което прави процеса на рязане по-труден. Когато използвате диамантена тел за рязане на силициев карбид, скоростта на рязане ще бъде по-бавна, срязването ще бъде по-неравномерно и е лесно да се оставят пукнатини по повърхността на силициев карбид. Освен това, материалите с висока твърдост по Моос са склонни да бъдат по-крехки, ссилициев карбид вафе по-вероятно да се счупят по време на рязане, отколкото силициевите пластини. Тези фактори водят до относително високите разходи за материалипластини от силициев карбид. Ето защо някои производители на автомобили, като Tesla, които първоначално обмислят модели, използващи материали от силициев карбид, в крайна сметка могат да изберат други опции за намаляване на цената на цялото превозно средство.

Кристално качество

Чрез нарастванеSiC епитаксиални пластинивърху субстрата качеството на кристала и съвпадението на решетката могат да бъдат ефективно контролирани. Кристалната структура на субстрата ще повлияе на качеството на кристалите и плътността на дефектите на епитаксиалната пластина, като по този начин ще подобри производителността и стабилността на SiC материалите. Този подход позволява производството на SiC кристали с по-високо качество и по-малко дефекти, като по този начин подобрява работата на крайното устройство.

Регулиране на напрежението

Решетката, съвпадаща междусубстрати наепитаксиална пластинаима важно влияние върху състоянието на деформация на SiC материала. Чрез регулиране на това съвпадение, електронната структура и оптичните свойства наSiC епитаксиална пластинамогат да бъдат променяни, като по този начин оказват важно влияние върху производителността и функционалността на устройството. Тази технология за регулиране на напрежението е един от ключовите фактори за подобряване на работата на SiC устройствата.

Контрол на свойствата на материала

Чрез епитаксия на SiC върху различни типове субстрати може да се постигне растеж на SiC с различни ориентации на кристали, като по този начин се получават кристали SiC със специфични посоки на кристалната равнина. Този подход позволява приспособяване на свойствата на SiC материалите към нуждите на различни области на приложение. Например,SiC епитаксиални пластинимогат да се отглеждат върху 4H-SiC или 6H-SiC субстрати за получаване на специфични електронни и оптични свойства, за да отговорят на различни технически и промишлени нужди.