CVD TaC estaldura Gida Eraztuna

Semixlab-en CVD TaC estalduraren Gida Eraztuna PVT SiC kristal bakarreko hazkuntza prozesurako diseinatuta dago eta lurrun kimikoaren deposizioa (CVD) erabiltzen du tantalio karburo (TaC) estaldura oso trinkoa eratzeko grafito substratu puru baten gainazalean. Produktua PVT prozesuan erabiltzen da SiC kristal bakarreko kalitatea eta hazkuntza eraginkortasuna bermatzeko, SiC kristal bakarreko hazkuntza labearen eremu termikoaren banaketa eta aire-fluxuaren norabidea zehatz-mehatz kontrolatuz. Hainbat SiC kristal bakarreko hazkuntza labe sistemetarako eta etxeko sistemetarako egokia, tenperatura altuetarako (> 2000 °C) eta atmosfera korrosibo sendoetarako egokia.

Tantalo karburoak (TaC), tenperatura ultra-altuko zeramiken ordezkari tipiko gisa, 3880 ℃-ko urtze-puntua, ia 10eko Mohs gogortasuna, eroankortasun termiko bikaina (22 W/m·K inguru) eta hedapen termiko koefiziente baxua (6.6×10-6 K-1) ditu, eta hedapen termikoaren parekatze-maila grafito substratuarekin SiC estaldura tradizionalarena baino nabarmen hobea da. TaC estaldura 1373~1673K-ko tenperatura-tartean hazi zen lurrun-deposizio kimikoaren bidez (CVD), TaCl₅-C₃H₆-H₂-Ar erreakzio-sistema erabiliz, eta horrek estalduraren lodiera (50~300μm), aleen tamaina eta karbono askearen edukia zehatz-mehatz kontrolatzea ahalbidetu zuen. Emaitzek erakusten dute deposizio-tenperatura 1573K-ra iristen denean, TaC estaldurak sinterizazio-interfaze trinkoa pitzadurarik gabekoa duela, eta aleek egitura anti-zapaltzaile jarraitua osatzen dutela lotura metalurgikoen bidez. Grafito estali gabekoarena baino 5 aldiz handiagoa da talka termikoarekiko erresistentzia zikloen kopurua. Prozesuan, TaC/Ta₂O egitura konposatua bezalako gradiente trantsizio geruza diseinu bat sartu zen estalduraren eta substratuaren arteko interfazearen tentsioa gehiago arintzeko eta tenperatura gorabehera handiak (>1000 °C/min) izan arren egonkortasun geometrikoa mantentzen duela ziurtatzeko.

PVT hazkuntza-labean, CVD TaC estaldurako deflektore-eraztunak fase gaseosoaren transmisio-bidea gidatzeaz, tenperatura-gradiente axiala mantentzeaz eta hazi-kristala eta lehengai-gurutzadura eusteaz arduratzen da. Grafito-osagai tradizionalak erraz erreakzionatzen dute Si/C lurrunarekin, karburo lurrunkorrak sortzeko tenperatura altuetan, eta horrek gainazaleko higadura eta ezpurutasunak askatzea eragiten du, eta horrek zuzenean eragiten dio kristalaren purutasunari. Bere inertzia kimiko handia dela eta, CVD TaC estaldurak ia zero erreaktibotasuna erakusten du Si, C lurrun eta azpiproduktuekiko (HCl bezalakoak) 2300 ℃-tan, substratuaren ezpurutasunen (Fe, Al eta beste elementu metaliko batzuk) hazkuntza-interfazearen difusioa eraginkortasunez blokeatuz. Neurtutako datuek erakusten dute TaC estalduraren gida-eraztuna erabili ondoren, 6 hazbeteko SiC kristal bakarreko mikrotubulu-dentsitatea < 0.5 cm-2-ra murrizten dela, eta erresistentziaren uniformetasuna ± % 3-ra handitzen dela, eta hori bereziki egokia da 1200 V-tik gorako SiC MOSFETen ekoizpen masiborako, energia berriko ibilgailuen trakzio-modulu elektrikoetarako.

PVT SiC kristal bakarreko hazkuntza-ekipo nagusietara egokitzeko, CVD TaC estalduraren Gida Eraztunak diseinu modularra hartzen du. Aurrekariaren fluxu-tasa eta deposizio-bidea optimizatuz, estalduraren lodieraren uniformetasunaren desbideratzea ± % 3an kontrolatzen da, fluxu-kanalen egitura konplexuen aurrean ere (hala nola, espiral-gas kanala, medio porotsu geruza), gainazalaren estaldura osoa lor daiteke. Ihinztadura edo sinterizazio bidezko estaldura tradizionalarekin alderatuta, CVD prozesuak TaC geruzari 25GPa-ko mikrogogortasuna eta > 50MPa-ko interfazearen lotura-indarra ematen dio. 2000 orduko etengabeko tenperatura altuko funtzionamenduaren ondoren, estalduraren kalitatearen galera-tasa % 0.1 baino txikiagoa da, eta horrek piezak ordezkatzeko zikloa nabarmen luzatzen du. Estatistiken arabera, gida-eraztuna erabiltzen duen SiC lingoteen ekoizpen-lerroak labe bakoitzeko hazkuntza-denbora eraginkorra 120 ordu baino gehiagora luzatu dezake, urteko ekoizpen-ahalmena % 18 inguru handitu eta osagaien akatsengatik sortutako geldialdi aurreikusi gabeak % 70 murriztu.

SiC kristal bakarreko hazkuntza-labearen tenperatura-gradientearen kontrola.

Silizio karburo kristalen hedapen eta hazkunde norabidetuaren gida.

Tenperatura ultra-altuko errendimendua: TaC estalduraren tenperatura-erresistentzia 2000 °C-ra arte, tenperatura altuko egonkortasuna SiC estaldura tradizionala baino hobea da.

Korrosioarekiko erresistentzia handia: Erresistentzia bikaina korrosio-ingurune sendoen aurrean, hala nola silizio urtua eta karbono-lurruna.

Eremu termikoaren kontrol zehatza: estalduraren uniformetasun handia (5-15 μm-ko ale-tamaina) kristal bakarreko hazkuntzaren koherentzia bermatzeko.

Diseinu pertsonalizatua: Egitura konplexuko gida-eraztunaren prozesamendua onartzen du, marka anitzeko eta autodiseinuko kristal bakarreko labearen hazkuntza-sistemarako egokia.