Ποιες είναι οι προκλήσεις της παραγωγής υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου;

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα υλικό που διαθέτει υψηλή ενέργεια δεσμού, παρόμοια με άλλα σκληρά υλικά όπως το διαμάντι και το κυβικό νιτρίδιο του βορίου. Ωστόσο, η υψηλή ενέργεια δεσμού του SiC καθιστά δύσκολη την απευθείας κρυστάλλωση σε πλινθώματα μέσω παραδοσιακών μεθόδων τήξης. Επομένως, η διαδικασία ανάπτυξης κρυστάλλων καρβιδίου του πυριτίου περιλαμβάνει τη χρήση τεχνολογίας επιταξίας φάσης ατμού. Στη μέθοδο αυτή, αέριες ουσίες εναποτίθενται σταδιακά στην επιφάνεια ενός υποστρώματος και κρυσταλλώνονται σε στερεούς κρυστάλλους. Το υπόστρωμα παίζει ζωτικό ρόλο στην καθοδήγηση των εναποτιθέμενων ατόμων να αναπτυχθούν σε μια συγκεκριμένη κρυσταλλική κατεύθυνση, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας επιταξιακής γκοφρέτας με συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή.

Η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας

Το καρβίδιο του πυριτίου αναπτύσσεται πολύ αργά, συνήθως μόνο περίπου 2 cm το μήνα. Στη βιομηχανική παραγωγή, η ετήσια παραγωγική ικανότητα ενός κλιβάνου ανάπτυξης μονού κρυστάλλου είναι μόνο 400-500 τεμάχια. Επιπλέον, το κόστος ενός κλιβάνου ανάπτυξης κρυστάλλων είναι εξίσου υψηλό. Επομένως, η παραγωγή καρβιδίου του πυριτίου είναι μια δαπανηρή και αναποτελεσματική διαδικασία.

Προκειμένου να βελτιωθεί η αποδοτικότητα της παραγωγής και να μειωθεί το κόστος, επιταξιακή ανάπτυξη καρβιδίου του πυριτίου στουπόστρωμαέχει γίνει πιο λογική επιλογή. Αυτή η μέθοδος μπορεί να επιτύχει μαζική παραγωγή. Σε σύγκριση με την απευθείας κοπήπλινθώματα καρβιδίου του πυριτίου, η επιταξιακή τεχνολογία μπορεί να καλύψει αποτελεσματικότερα τις ανάγκες της βιομηχανικής παραγωγής, βελτιώνοντας έτσι την ανταγωνιστικότητα των υλικών καρβιδίου του πυριτίου στην αγορά.

Δυσκολία κοπής

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) όχι μόνο αναπτύσσεται αργά, με αποτέλεσμα υψηλότερο κόστος, αλλά είναι επίσης πολύ σκληρό, καθιστώντας τη διαδικασία κοπής πιο δύσκολη. Όταν χρησιμοποιείτε σύρμα διαμαντιού για την κοπή καρβιδίου του πυριτίου, η ταχύτητα κοπής θα είναι πιο αργή, η κοπή θα είναι πιο ανομοιόμορφη και είναι εύκολο να αφήσετε ρωγμές στην επιφάνεια του καρβιδίου του πυριτίου. Επιπλέον, τα υλικά με υψηλή σκληρότητα Mohs τείνουν να είναι πιο εύθραυστα, μεκαρβίδιο του πυριτίου wafείναι πιο πιθανό να σπάσουν κατά την κοπή από τις γκοφρέτες πυριτίου. Αυτοί οι παράγοντες έχουν ως αποτέλεσμα το σχετικά υψηλό κόστος υλικούγκοφρέτες καρβιδίου του πυριτίου. Επομένως, ορισμένες αυτοκινητοβιομηχανίες, όπως η Tesla, που αρχικά εξετάζουν μοντέλα που χρησιμοποιούν υλικά καρβιδίου του πυριτίου μπορεί τελικά να επιλέξουν άλλες επιλογές για να μειώσουν το κόστος ολόκληρου του οχήματος.

Ποιότητα κρυστάλλου

Με την ανάπτυξηΕπιταξιακές γκοφρέτες SiCστο υπόστρωμα, η ποιότητα των κρυστάλλων και η αντιστοίχιση του πλέγματος μπορούν να ελεγχθούν αποτελεσματικά. Η κρυσταλλική δομή του υποστρώματος θα επηρεάσει την ποιότητα των κρυστάλλων και την πυκνότητα ελαττώματος του επιταξιακού πλακιδίου, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση και τη σταθερότητα των υλικών SiC. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την παραγωγή κρυστάλλων SiC με υψηλότερη ποιότητα και λιγότερα ελαττώματα, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση της τελικής συσκευής.

Ρύθμιση καταπόνησης

Το πλέγμα που ταιριάζει μεταξύ τωνυπόστρωμακαι τοεπιταξιακή γκοφρέταέχει σημαντική επίδραση στην κατάσταση παραμόρφωσης του υλικού SiC. Με την προσαρμογή αυτής της αντιστοίχισης, η ηλεκτρονική δομή και οι οπτικές ιδιότητες τουSiC επιταξιακή γκοφρέταμπορεί να αλλάξει, με αποτέλεσμα να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση και τη λειτουργικότητα της συσκευής. Αυτή η τεχνολογία ρύθμισης καταπόνησης είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες για τη βελτίωση της απόδοσης των συσκευών SiC.

Έλεγχος ιδιοτήτων υλικού

Με επίταση SiC σε διαφορετικούς τύπους υποστρωμάτων, μπορεί να επιτευχθεί ανάπτυξη SiC με διαφορετικούς προσανατολισμούς κρυστάλλων, λαμβάνοντας έτσι κρυστάλλους SiC με συγκεκριμένες κατευθύνσεις κρυσταλλικού επιπέδου. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την προσαρμογή των ιδιοτήτων των υλικών SiC ώστε να ανταποκρίνονται στις ανάγκες διαφορετικών περιοχών εφαρμογής. Για παράδειγμα,Επιταξιακές γκοφρέτες SiCμπορεί να αναπτυχθεί σε υποστρώματα 4H-SiC ή 6H-SiC για να αποκτηθούν συγκεκριμένες ηλεκτρονικές και οπτικές ιδιότητες για την κάλυψη διαφορετικών τεχνικών και βιομηχανικών αναγκών εφαρμογών.