ما هي تحديات إنتاج ركيزة كربيد السيليكون؟

كربيد السيليكون (SiC) هو مادة تمتلك طاقة ترابط عالية، على غرار المواد الصلبة الأخرى مثل الماس ونيتريد البورون المكعب. ومع ذلك، فإن طاقة الرابطة العالية لـ SiC تجعل من الصعب التبلور مباشرة إلى سبائك عبر طرق الصهر التقليدية. لذلك، فإن عملية زراعة بلورات كربيد السيليكون تتضمن استخدام تقنية مرحلة البخار. في هذه الطريقة، يتم ترسيب المواد الغازية تدريجيًا على سطح الركيزة وتتبلور إلى بلورات صلبة. تلعب الركيزة دورًا حيويًا في توجيه الذرات المترسبة للنمو في اتجاه بلوري محدد، مما يؤدي إلى تكوين رقاقة فوق محورية ذات بنية بلورية محددة.

الفعالية من حيث التكلفة

ينمو كربيد السيليكون ببطء شديد، عادةً حوالي 2 سم فقط في الشهر. في الإنتاج الصناعي، تبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية لفرن النمو البلوري الواحد 400-500 قطعة فقط. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكلفة فرن نمو البلورات مرتفعة أيضًا. ولذلك، فإن إنتاج كربيد السيليكون عملية مكلفة وغير فعالة.

من أجل تحسين كفاءة الإنتاج وخفض التكاليف، النمو الفوقي لكربيد السيليكون علىالمادة المتفاعلةأصبح خيارًا أكثر منطقية. هذه الطريقة يمكن أن تحقق الإنتاج الضخم. بالمقارنة مع القطع المباشرسبائك كربيد السيليكون، يمكن للتكنولوجيا الفوقي أن تلبي احتياجات الإنتاج الصناعي بشكل أكثر فعالية، وبالتالي تحسين القدرة التنافسية في السوق لمواد كربيد السيليكون.

صعوبة القطع

لا ينمو كربيد السيليكون (SiC) ببطء فحسب، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف، ولكنه أيضًا صعب جدًا، مما يجعل عملية القطع أكثر صعوبة. عند استخدام سلك الماس لقطع كربيد السيليكون، ستكون سرعة القطع أبطأ، وسيكون القطع أكثر تفاوتًا، ومن السهل ترك شقوق على سطح كربيد السيليكون. بالإضافة إلى ذلك، تميل المواد ذات صلابة موهس العالية إلى أن تكون أكثر هشاشةكربيد السيليكون وافأكثر عرضة للكسر أثناء القطع من رقائق السيليكون. هذه العوامل تؤدي إلى ارتفاع تكلفة المواد نسبيارقائق كربيد السيليكون. ولذلك، فإن بعض شركات صناعة السيارات، مثل تيسلا، التي تفكر في البداية في النماذج التي تستخدم مواد كربيد السيليكون، قد تختار في النهاية خيارات أخرى لتقليل تكلفة السيارة بأكملها.

جودة الكريستال

بالنمورقائق كربيد الفوقيعلى الركيزة، يمكن التحكم بشكل فعال في جودة البلورة ومطابقة الشبكة. سوف يؤثر التركيب البلوري للركيزة على جودة البلورة وكثافة العيوب في الرقاقة الفوقي، وبالتالي تحسين أداء واستقرار مواد SiC. يسمح هذا الأسلوب بإنتاج بلورات SiC بجودة أعلى وعيوب أقل، وبالتالي تحسين أداء الجهاز النهائي.

تعديل السلالة

مطابقة شعرية بينالمادة المتفاعلةو الرقاقة الفوقيله تأثير مهم على حالة إجهاد مادة SiC. ومن خلال ضبط هذه المطابقة، يتم تحسين البنية الإلكترونية والخصائص البصرية للرقاقة الفوقي كربيد السيليكونيمكن تغييرها، وبالتالي يكون لها تأثير مهم على أداء الجهاز ووظيفته. تعد تقنية ضبط الضغط هذه أحد العوامل الرئيسية في تحسين أداء أجهزة SiC.

السيطرة على خصائص المواد

من خلال وضع SiC على أنواع مختلفة من الركائز، يمكن تحقيق نمو SiC مع اتجاهات بلورية مختلفة، وبالتالي الحصول على بلورات SiC ذات اتجاهات مستوية بلورية محددة. يسمح هذا النهج بتخصيص خصائص مواد SiC لتلبية احتياجات مجالات التطبيق المختلفة. على سبيل المثال،رقائق كربيد الفوقييمكن زراعتها على ركائز 4H-SiC أو 6H-SiC للحصول على خصائص إلكترونية وبصرية محددة لتلبية احتياجات التطبيقات التقنية والصناعية المختلفة.