Cara utama kanggo ngembangake kristal tunggal silikon karbida kalebu Transport Uap Fisik (PVT), Pertumbuhan Solusi Top-Seeded (TSSG), lan Deposisi Uap Kimia Suhu Tinggi (HT-CVD).

Ing antarane, metode PVT wis dadi teknik utama kanggo produksi industri amarga persiyapan peralatan sing relatif prasaja, gampang operasi lan kontrol, lan peralatan lan biaya operasional sing luwih murah.

---

Titik Teknis Kunci Pertumbuhan Kristal SiC Nggunakake Metode PVT

Kanggo tuwuh kristal karbida silikon nggunakake metode PVT, sawetara aspek teknis kudu dikontrol kanthi ati-ati:

1. Kemurnian Bahan Grafit ing Lapangan Termal
   Bahan grafit sing digunakake ing lapangan termal wutah kristal kudu nyukupi syarat kemurnian sing ketat. Isi impurity ing komponen grafit kudu ngisor 5 × 10⁻⁶, lan kanggo insulasi felts ngisor 10 × 10⁻⁶. Secara khusus, isi boron (B) lan aluminium (Al) kudu kurang saka 0,1 × 10⁻⁶.

2. Polaritas Benih Kristal Wiji
   Data empiris nuduhake yen C-face (0001) cocok kanggo tuwuh kristal 4H-SiC, nalika Si-face (0001) cocok kanggo wutah 6H-SiC.

3. Panganggone Kristal Wiji Off-Axis
   Wiji mati sumbu bisa ngowahi simetri wutah, nyuda cacat kristal, lan ningkatake kualitas kristal sing luwih apik.

4. Teknik Ikatan Kristal Wiji sing bisa dipercaya
   Ikatan sing tepat antarane kristal wiji lan wadhah kasebut penting kanggo stabilitas sajrone tuwuh.

5. Njaga Stabilitas Antarmuka Wutah
   Sajrone kabeh siklus wutah kristal, antarmuka wutah kudu tetep stabil kanggo mesthekake pembangunan kristal kualitas dhuwur.

 

---

Teknologi Inti ing SiC Crystal Growth

1. Teknologi Doping kanggo Bubuk SiC

Doping bubuk SiC kanthi cerium (Ce) bisa nyetabilake pertumbuhan politipe tunggal kayata 4H-SiC. Praktek wis nuduhake yen Ce doping bisa:

• Nambah tingkat wutah saka kristal SiC;

• Ningkatake orientasi kristal kanggo wutah sing luwih seragam lan arah;

• Ngurangi impurities lan cacat;

• Ngilangi karat ing sisih mburi kristal;

• Ningkatake tingkat ngasilake kristal tunggal.

2. Kontrol Axial lan Radial Thermal Gradient

Gradien suhu aksial nyebabake polytype kristal lan tingkat pertumbuhan. Gradien sing cilik banget bisa nyebabake inklusi polytype lan ngurangi transportasi materi ing fase uap. Ngoptimalake gradien aksial lan radial penting kanggo pertumbuhan kristal sing cepet lan stabil kanthi kualitas sing konsisten.

3. Teknologi Kontrol Basal Plane Dislocation (BPD).

BPD dibentuk utamane amarga stres geser ngluwihi ambang kritis ing kristal SiC, ngaktifake sistem slip. Minangka BPDs jejeg arah wutah, padha biasane muncul sak wutah kristal lan cooling. Nyilikake stres internal bisa nyuda Kapadhetan BPD kanthi signifikan.

4. Kontrol Rasio Komposisi Fase Uap

Nambah rasio karbon-kanggo-silikon ing fase uap minangka cara sing wis kabukten kanggo ningkatake pertumbuhan politipe tunggal. A rasio C / Si dhuwur nyuda macrostep bunching lan nahan warisan lumahing saka kristal wiji, mangkono suppressing tatanan polytypes undesired.

5. Teknik Tuwuh Kaku Kurang

Stress sajrone wutah kristal bisa nyebabake bidang kisi mlengkung, retak, lan kepadatan BPD sing luwih dhuwur. Cacat kasebut bisa digawa menyang lapisan epitaxial lan mengaruhi kinerja piranti.

Sawetara strategi kanggo nyuda stres kristal internal kalebu:

• Nyetel distribusi lapangan termal lan paramèter proses kanggo ningkataké wutah cedhak-keseimbangan;

• Ngoptimalake desain crucible kanggo ngidini kristal tuwuh kanthi bebas tanpa alangan mekanik;

• Ngapikake konfigurasi wadhah wiji kanggo nyuda mismatch ekspansi termal antarane wiji lan grafit nalika dadi panas, asring kanthi ninggalake celah 2 mm ing antarane wiji lan wadhah;

• Proses nyaring annealing, ngidini kristal dadi adhem karo tungku, lan nyetel suhu lan durasi kanggo ngilangi stres internal.

---

Tren ing Teknologi Pertumbuhan Kristal SiC

1. Ukuran Crystal luwih gedhe
Diameter kristal tunggal SiC wis tambah saka mung sawetara milimeter dadi wafer 6 inci, 8 inci, lan malah 12 inci. Wafer sing luwih gedhe ningkatake efisiensi produksi lan nyuda biaya, nalika nyukupi panjaluk aplikasi piranti kanthi daya dhuwur.

2. Kualitas Crystal sing luwih dhuwur
Kristal SiC sing berkualitas tinggi penting kanggo piranti kanthi kinerja dhuwur. Sanajan ana dandan sing signifikan, kristal saiki isih nuduhake cacat kayata mikropipe, dislokasi, lan impurities, kabeh bisa ngrusak kinerja lan linuwih piranti.

3. Pengurangan biaya
Produksi kristal SiC isih larang, mbatesi adopsi sing luwih akeh. Ngurangi biaya liwat proses wutah sing dioptimalake, nambah efisiensi produksi, lan biaya bahan mentah sing murah penting kanggo ngembangake aplikasi pasar.

4. Manufaktur cerdas
Kanthi kemajuan ing intelijen buatan lan teknologi data gedhe, wutah kristal SiC maju menyang proses otomatis sing cerdas. Sensor lan sistem kontrol bisa ngawasi lan nyetel kahanan wutah ing wektu nyata, nambah stabilitas proses lan prediktabilitas. Analisis data bisa luwih ngoptimalake parameter proses lan kualitas kristal.

Pangembangan teknologi pertumbuhan kristal tunggal SiC sing berkualitas minangka fokus utama ing riset bahan semikonduktor. Nalika teknologi maju, metode pertumbuhan kristal bakal terus berkembang lan nambah, nyedhiyakake dhasar sing kuat kanggo aplikasi SiC ing piranti elektronik suhu dhuwur, frekuensi dhuwur, lan daya dhuwur.