Jaké jsou výzvy výroby substrátu z karbidu křemíku?

Karbid křemíku (SiC) je materiál, který má vysokou vazebnou energii, podobně jako jiné tvrdé materiály, jako je diamant a kubický nitrid boru. Vysoká vazebná energie SiC však ztěžuje krystalizaci přímo do ingotů tradičními metodami tavení. Proto proces růstu krystalů karbidu křemíku zahrnuje použití technologie epitaxe v parní fázi. Při této metodě se plynné látky postupně ukládají na povrch substrátu a krystalizují do pevných krystalů. Substrát hraje zásadní roli ve vedení uložených atomů k růstu ve specifickém krystalovém směru, což vede k vytvoření epitaxního plátku se specifickou krystalovou strukturou.

Efektivita nákladů

Karbid křemíku roste velmi pomalu, obvykle jen asi 2 cm za měsíc. V průmyslové výrobě je roční výrobní kapacita monokrystalové růstové pece pouze 400-500 kusů. Kromě toho jsou náklady na pec pro růst krystalů stejně vysoké. Proto je výroba karbidu křemíku nákladný a neefektivní proces.

S cílem zlepšit efektivitu výroby a snížit náklady, epitaxní růst karbidu křemíku naPodkladse stala rozumnější volbou. Touto metodou lze dosáhnout hromadné výroby. Ve srovnání s přímým řezánímingoty karbidu křemíku, může epitaxní technologie efektivněji uspokojit potřeby průmyslové výroby, čímž se zlepší tržní konkurenceschopnost materiálů z karbidu křemíku.

Obtížnost řezání

Karbid křemíku (SiC) nejen roste pomalu, což má za následek vyšší náklady, ale je také velmi tvrdý, což ztěžuje jeho řezání. Při použití diamantového drátu k řezání karbidu křemíku bude rychlost řezání nižší, řez bude nerovnoměrnější a na povrchu karbidu křemíku je snadné zanechat praskliny. Materiály s vysokou Mohsovou tvrdostí mají navíc tendenci být křehčíkarbid křemíku vafje pravděpodobnější, že se během řezání zlomí než křemíkové plátky. Tyto faktory mají za následek relativně vysoké náklady na materiáldestičky z karbidu křemíku. Proto některé automobilky, jako je Tesla, které zpočátku zvažují modely využívající materiály z karbidu křemíku, mohou nakonec zvolit jiné možnosti, jak snížit náklady na celé vozidlo.

Křišťálová kvalita

Tím, že rosteSiC epitaxní destičkyna substrátu lze efektivně řídit kvalitu krystalu a přizpůsobení mřížky. Krystalová struktura substrátu ovlivní kvalitu krystalů a hustotu defektů epitaxního plátku, čímž zlepší výkon a stabilitu materiálů SiC. Tento přístup umožňuje výrobu krystalů SiC s vyšší kvalitou a menším počtem defektů, čímž se zlepšuje výkon konečného zařízení.

Úprava napětí

Mřížka odpovídající meziPodkladaepitaxní plátekmá významný vliv na deformační stav SiC materiálu. Úpravou tohoto přizpůsobení se elektronická struktura a optické vlastnostiSiC epitaxní pláteklze měnit, což má významný dopad na výkon a funkčnost zařízení. Tato technologie úpravy napětí je jedním z klíčových faktorů při zlepšování výkonu SiC zařízení.

Kontrola materiálových vlastností

Epitaxí SiC na různých typech substrátů lze dosáhnout růstu SiC s různými orientacemi krystalů, čímž se získají krystaly SiC se specifickými směry krystalové roviny. Tento přístup umožňuje přizpůsobit vlastnosti SiC materiálů tak, aby vyhovovaly potřebám různých aplikačních oblastí. Například,SiC epitaxní destičkylze pěstovat na 4H-SiC nebo 6H-SiC substrátech pro získání specifických elektronických a optických vlastností pro splnění různých technických a průmyslových aplikací.