‌ Optymalizacja wad i czystości w kryształach SIC przez powłokę TAC

1. Gęstość defektów znacznie spadła

.Powłoka TACPrawie całkowicie eliminuje zjawisko enkapsulacji węgla poprzez izolowanie bezpośredniego kontaktu między tyglem grafitowym a stopą SIC, znacznie zmniejszając gęstość defektów mikrotubów. Dane eksperymentalne pokazują, że gęstość defektów mikrotuba spowodowana przez powłokę węglową w kryształach hodowanych w krzyżach pokrytych TAC jest zmniejszona o ponad 90% w porównaniu z tradycyjnymi grafitowymi tyłami. Kryształowa powierzchnia jest jednolicie wypukła i nie ma polikrystalicznej struktury na krawędzi, podczas gdy zwykłe grafitowe tygle często mają polikrystalizację krawędzi i depresję kryształów oraz inne wady.

2. Zahamowanie zanieczyszczeń i poprawa czystości

Materiał TAC ma doskonałą bezwładność chemiczną do oparów SI, C i N i może skutecznie zapobiegać zanieczyszczeniom, takim jak azot w graficie z rozproszenia do kryształu. Testy GDM i HALL pokazują, że stężenie azotu w krysztale zmniejszyło się o ponad 50%, a rezystywność wzrosła do 2-3 razy większej niż tradycyjnej metody. Chociaż włączono śladową ilość elementu TA (odsetek atomowy <0,1%), całkowita całkowita zawartość zanieczyszczenia została zmniejszona o ponad 70%, znacznie poprawiając właściwości elektryczne kryształu.

3. Morfologia kryształów i jednolitość wzrostu

Powłoka TAC reguluje gradient temperatury na interfejsie wzrostu kryształów, umożliwiając kryształowy wlewkę na wypukłą powierzchnię i homogenizując szybkość wzrostu krawędzi, unikając w ten sposób zjawiska polikrystalizacji spowodowanego nadmiernym nadkładaniem krawędzi w tradycyjnych grafikach. Rzeczywisty pomiar pokazuje, że odchylenie o średnicy wlewu kryształowego hodowane w tyglu powlekanym TAC wynosi ≤2%, a płaskość powierzchni kryształów (RMS) ulega poprawie o 40%.

Mechanizm regulacji powłoki TAC na polu termicznym i charakterystyce przenoszenia ciepła

Porównanie wydajności powłoki TAC z innymi materiałami tytkami

‌ Material Type‌	‌ Odporność na temperaturę ‌	‌ Chemiczna bezwładność ‌	‌ Siła mechaniczna ‌	‌ Gęstość defektu wycofania	Scenariusze zastosowania typu
‌TAC powlekany grafit	≥2600 ° C.	No reaction with Si/C vapor	Twardość mohs 9-10, silna odporność na wstrząsy termiczne	<1 cm⁻² (mikropipes)	Wzrost pojedynczy kryształu o wysokiej czystości 4H/6H-SIC
‌ Bare Graphit	≤2200 ° C.	Skorodowane przez SI Vapor uwalniające C	Niska wytrzymałość, podatna na pękanie	10-50 cm⁻²	Opłacalne podłoża SIC dla urządzeń zasilających
Graphit powlekany ‌Sic	≤1600 ° C.	Reaguje z SI tworząc sic₂ w wysokich temperaturach	Wysoka twardość, ale krucha	5-10 cm⁻²	Materiały opakowaniowe dla półprzewodników średniej temperatury
‌Bn Crucible	<2000K	Uwalnia zanieczyszczenia nieradzione	Słaba odporność na korozję	8-15 cm⁻²	Substraty epitaksjalne dla półprzewodników złożonych

Powłoka TAC osiągnęła kompleksową poprawę jakości kryształów SIC poprzez potrójny mechanizm bariery chemicznej, optymalizacji pola termicznego i regulacji interfejsu

• Gęstość mikrotuba sterowania defektem jest mniejsza niż 1 cm⁻², a powłoka węglowa jest całkowicie wyeliminowana
• Poprawa czystości: stężenie azotu <1 × 10¹⁷ cm⁻³, oporność> 10⁴ ω · cm;
• Poprawa jednolitości pola termicznego w wydajności wzrostu zmniejsza zużycie energii o 4% i wydłuża żywotność tygla o 2 do 3 razy.