Aké sú výzvy výroby substrátu z karbidu kremíka?

Karbid kremíka (SiC) je materiál, ktorý má vysokú energiu väzby, podobne ako iné tvrdé materiály, ako je diamant a kubický nitrid bóru. Vysoká väzbová energia SiC však sťažuje kryštalizáciu priamo do ingotov tradičnými metódami tavenia. Preto proces pestovania kryštálov karbidu kremíka zahŕňa použitie technológie epitaxie v parnej fáze. Pri tejto metóde sa plynné látky postupne ukladajú na povrch substrátu a kryštalizujú do pevných kryštálov. Substrát hrá dôležitú úlohu pri vedení uložených atómov, aby rástli v špecifickom smere kryštálu, čo vedie k vytvoreniu epitaxnej doštičky so špecifickou kryštálovou štruktúrou.

Efektivita nákladov

Karbid kremíka rastie veľmi pomaly, zvyčajne len asi 2 cm za mesiac. V priemyselnej výrobe je ročná výrobná kapacita monokryštálovej rastovej pece len 400-500 kusov. Okrem toho sú náklady na pec na rast kryštálov rovnako vysoké. Preto je výroba karbidu kremíka drahý a neefektívny proces.

Aby sa zlepšila efektívnosť výroby a znížili náklady, epitaxný rast karbidu kremíka nasubstrátsa stala rozumnejšou voľbou. Táto metóda môže dosiahnuť hromadnú výrobu. V porovnaní s priamym rezanímingoty karbidu kremíkaEpitaxná technológia môže efektívnejšie spĺňať potreby priemyselnej výroby, čím sa zlepšuje konkurencieschopnosť materiálov z karbidu kremíka na trhu.

Obtiažnosť rezania

Karbid kremíka (SiC) nielenže rastie pomaly, čo vedie k vyšším nákladom, ale je tiež veľmi tvrdý, čo sťažuje jeho rezanie. Pri použití diamantového drôtu na rezanie karbidu kremíka bude rýchlosť rezania pomalšia, rez bude nerovnomernejší a na povrchu karbidu kremíka je ľahké zanechať trhliny. Okrem toho materiály s vysokou tvrdosťou podľa Mohsa majú tendenciu byť krehkejšiekarbid kremíka vafje pravdepodobnejšie, že sa pri rezaní zlomí ako kremíkové doštičky. Tieto faktory vedú k relatívne vysokým nákladom na materiáldoštičky z karbidu kremíka. Preto niektorí výrobcovia automobilov, ako napríklad Tesla, ktorí na začiatku zvažujú modely využívajúce materiály z karbidu kremíka, môžu nakoniec zvoliť iné možnosti na zníženie nákladov na celé vozidlo.

Krištáľová kvalita

RastomSiC epitaxné doštičkyna substráte je možné efektívne kontrolovať kvalitu kryštálov a prispôsobenie mriežky. Kryštálová štruktúra substrátu ovplyvní kvalitu kryštálov a hustotu defektov epitaxnej doštičky, čím sa zlepší výkon a stabilita materiálov SiC. Tento prístup umožňuje výrobu kryštálov SiC s vyššou kvalitou a menším počtom defektov, čím sa zlepšuje výkon konečného zariadenia.

Úprava kmeňa

Zhoda mriežky medzisubstrátaepitaxiálny plátokmá dôležitý vplyv na stav deformácie SiC materiálu. Úpravou tohto prispôsobenia sa elektronická štruktúra a optické vlastnostiSiC epitaxný plátokmožno zmeniť, čo má významný vplyv na výkon a funkčnosť zariadenia. Táto technológia úpravy napätia je jedným z kľúčových faktorov pri zlepšovaní výkonu zariadení SiC.

Kontrola vlastností materiálu

Epitaxou SiC na rôznych typoch substrátov možno dosiahnuť rast SiC s rôznymi orientáciami kryštálov, čím sa získajú kryštály SiC so špecifickými smermi kryštálovej roviny. Tento prístup umožňuje prispôsobiť vlastnosti SiC materiálov tak, aby vyhovovali potrebám rôznych oblastí použitia. Napríklad,SiC epitaxné doštičkymôžu byť pestované na 4H-SiC alebo 6H-SiC substrátoch, aby sa získali špecifické elektronické a optické vlastnosti, aby vyhovovali rôznym technickým a priemyselným aplikačným potrebám.