Millised on ränikarbiidi substraadi tootmise väljakutsed?

Ränikarbiid (SiC) on materjal, millel on kõrge sidemeenergia, mis sarnaneb muude kõvade materjalidega, nagu teemant ja kuubikboornitriid. SiC kõrge sidemeenergia muudab aga traditsiooniliste sulatusmeetodite abil otse valuplokkideks kristalliseerumise keeruliseks. Seetõttu hõlmab ränikarbiidi kristallide kasvatamise protsess aurufaasi epitaksitehnoloogia kasutamist. Selle meetodi puhul sadestatakse gaasilised ained järk-järgult substraadi pinnale ja kristalliseeritakse tahketeks kristallideks. Substraadil on oluline roll ladestunud aatomite kindlas kristallisuunas kasvamise suunamisel, mille tulemusena moodustub spetsiifilise kristallstruktuuriga epitaksiaalne vahvel.

Kulutõhususe

Ränikarbiid kasvab väga aeglaselt, tavaliselt ainult umbes 2 cm kuus. Tööstuslikus tootmises on monokristallide kasvuahju aastane tootmisvõimsus vaid 400-500 tükki. Lisaks on kristallide kasvatamise ahju maksumus sama kõrge. Seetõttu on ränikarbiidi tootmine kallis ja ebaefektiivne protsess.

Tootmise tõhususe parandamiseks ja kulude vähendamiseks suurendatakse ränikarbiidi epitaksiaalset kasvusubstraaton muutunud mõistlikumaks valikuks. Selle meetodiga on võimalik saavutada masstootmine. Võrreldes otselõikamisegaränikarbiidi valuplokid, epitaksiaaltehnoloogia suudab tõhusamalt rahuldada tööstusliku tootmise vajadusi, parandades seeläbi ränikarbiidmaterjalide turu konkurentsivõimet.

Lõikamise raskus

Ränikarbiid (SiC) ei kasva mitte ainult aeglaselt, mille tulemuseks on kõrgemad kulud, vaid see on ka väga kõva, muutes selle lõikamise protsessi keerulisemaks. Kui kasutate ränikarbiidi lõikamiseks teemanttraati, on lõikekiirus aeglasem, lõige ebaühtlasem ja ränikarbiidi pinnale on lihtne pragusid jätta. Lisaks kipuvad kõrge Mohsi kõvadusega materjalid olema hapramadränikarbiidist vahvelneed purunevad lõikamise ajal tõenäolisemalt kui räniplaadid. Need tegurid toovad kaasa suhteliselt kõrge materjalikuluränikarbiidist vahvlid. Seetõttu võivad mõned autotootjad, näiteks Tesla, kes esialgu kaaluvad ränikarbiidmaterjale kasutavaid mudeleid, lõpuks valida muud võimalused, et kogu sõiduki kulusid vähendada.

Kristalli kvaliteet

KasvatadesSiC epitaksiaalsed vahvlidsubstraadil saab kristallide kvaliteeti ja võre sobitamist tõhusalt kontrollida. Substraadi kristallstruktuur mõjutab epitaksiaalse vahvli kristallide kvaliteeti ja defektide tihedust, parandades seeläbi SiC materjalide jõudlust ja stabiilsust. See lähenemisviis võimaldab toota kõrgema kvaliteediga ja vähemate defektidega SiC kristalle, parandades seeläbi lõppseadme jõudlust.

Tüve reguleerimine

Võre sobitamine vahelsubstraatjaepitaksiaalne vahvelavaldab olulist mõju SiC materjali deformatsiooniseisundile. Reguleerides seda sobitamist, muudetakse elektrooniline struktuur ja optilised omadusedSiC epitaksiaalne vahvelsaab muuta, avaldades seega olulist mõju seadme jõudlusele ja funktsionaalsusele. See deformatsiooni reguleerimise tehnoloogia on üks võtmetegureid SiC seadmete jõudluse parandamisel.

Kontrollige materjali omadusi

SiC epitakseerimisega erinevat tüüpi substraatidel on võimalik saavutada erineva kristallide orientatsiooniga SiC kasvu, saades seeläbi spetsiifiliste kristallitasandite suundadega SiC kristalle. See lähenemine võimaldab kohandada SiC materjalide omadusi vastavalt erinevate rakendusvaldkondade vajadustele. Näiteks,SiC epitaksiaalsed vahvlidsaab kasvatada 4H-SiC või 6H-SiC substraatidel, et saada spetsiifilised elektroonilised ja optilised omadused, mis vastavad erinevatele tehnilistele ja tööstuslikele rakendustele.