‌Optimisasi cacat dan kemurnian dalam kristal SIC dengan pelapisan TAC

1. Kepadatan cacat telah menurun secara signifikan

ItuTAC CoatingHampir sepenuhnya menghilangkan fenomena enkapsulasi karbon dengan mengisolasi kontak langsung antara wadah grafit dan SIC meleleh, secara signifikan mengurangi kepadatan cacat mikrotube. Data eksperimental menunjukkan bahwa kepadatan cacat mikrotube yang disebabkan oleh lapisan karbon dalam kristal yang ditanam dalam cawan lebur yang dilapisi TAC berkurang lebih dari 90% dibandingkan dengan cawan grafit tradisional. Permukaan kristal adalah cembung seragam, dan tidak ada struktur polikristalin di tepi, sedangkan cawan grafit biasa sering memiliki polikristalisasi tepi dan depresi kristal dan cacat lainnya.

2. Penghambatan pengotor dan peningkatan kemurnian

Bahan TAC memiliki inertness kimia yang sangat baik terhadap uap Si, C dan N dan secara efektif dapat mencegah kotoran seperti nitrogen dalam grafit dari menyebar ke dalam kristal. Tes GDMS dan Hall menunjukkan bahwa konsentrasi nitrogen dalam kristal telah menurun lebih dari 50%, dan resistivitas telah meningkat menjadi 2-3 kali lipat dari metode tradisional. Meskipun jumlah jejak elemen TA dimasukkan (proporsi atom <0,1%), keseluruhan kandungan pengotor berkurang lebih dari 70%, secara signifikan meningkatkan sifat listrik kristal.

3. Morfologi Kristal dan Keseragaman Pertumbuhan

Lapisan TAC mengatur gradien suhu pada antarmuka pertumbuhan kristal, memungkinkan ingot kristal tumbuh pada permukaan melengkung cembung dan menghomogenisasi laju pertumbuhan tepi, sehingga menghindari fenomena polikristalisasi yang disebabkan oleh pendinginan tepi dalam crucible grafit tradisional. Pengukuran aktual menunjukkan bahwa deviasi diameter ingot kristal yang ditumbuhkan di wadah berlapis TAC adalah ≤2%, dan kerataan permukaan kristal (RMS) ditingkatkan sebesar 40%.

Mekanisme regulasi lapisan TAC pada bidang termal dan karakteristik perpindahan panas

Perbandingan kinerja lapisan TAC dengan bahan wadah lainnya

‌ tipe material‌	‌ Resistensi Temperatur‌	‌Inkhemical Inertness‌	‌ Kekuatan Mekanis‌	‌Crystal Cacat Kepadatan	‌ Skenario Aplikasi Tipis
‌Tac grafit yang dilapisi	≥2600 ° C.	Tidak ada reaksi dengan uap Si/C	Kekerasan Mohs 9-10, ketahanan guncangan termal yang kuat	<1 cm⁻² (mikropipe)	Kemurnian tinggi pertumbuhan kristal tunggal 4H/6H-SIC
‌Bare grafit	≤2200 ° C.	Terkorosi oleh uap si pelepas c	Kekuatan rendah, rentan terhadap retak	10-50 cm⁻²	Substrat SiC yang hemat biaya untuk perangkat daya
Grafit yang dilapisi SIC	≤1600 ° C.	Bereaksi dengan sic₂ pembentukan Si pada suhu tinggi	Kekerasan tinggi tapi rapuh	5-10 cm⁻²	Bahan pengemasan untuk semikonduktor suhu pertengahan
‌Bn Crucible	<2000k	Melepaskan pengotor n/b	Resistensi korosi yang buruk	8-15 cm⁻²	Substrat epitaxial untuk semikonduktor senyawa

Lapisan TAC telah mencapai peningkatan komprehensif dalam kualitas kristal SIC melalui mekanisme triple penghalang kimia, optimasi medan termal dan antarmuka regulat

• Kepadatan mikrotube kontrol cacat kurang dari 1 cm⁻², dan lapisan karbon sepenuhnya dihilangkan
• Peningkatan Kemurnian: Konsentrasi Nitrogen <1 × 10¹⁷ cm⁻³, resistivitas> 10⁴ Ω · cm;
• Peningkatan keseragaman medan termal dalam efisiensi pertumbuhan mengurangi konsumsi daya sebesar 4% dan memperluas kehidupan wadah 2 hingga 3 kali.