8 လက်မအရွယ် ဆီလီကွန်ကာဗိုက် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှု မီးဖိုနည်းပညာကို အခြေခံထားသည်။

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်သည် အပူချိန်မြင့်သော၊ ကြိမ်နှုန်းမြင့်၊ ပါဝါနှင့် ဗို့အားမြင့်စက်ပစ္စည်းများကို ပြုလုပ်ရန်အတွက် စံပြပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ထုတ်လုပ်မှုထိရောက်မှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချရန်အတွက် အရွယ်အစားကြီးမားသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာများ၏ ပြင်ဆင်မှုသည် အရေးကြီးသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု ဦးတည်ချက်ဖြစ်သည်။ လုပ်ငန်းစဉ်လိုအပ်ချက်များကို ရည်မှန်းထားသည်။8 လက်မအရွယ် ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SIC) တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှုဆီလီကွန်ကာဗိုက်ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအငွေ့သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး (PVT) နည်းလမ်း၏ကြီးထွားမှုယန္တရားကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီး အပူပေးစနစ်(TaC Guide Ring၊ TaC Coated Crucible၊TaC Coated Rings၊ TaC Coated Plate၊ TaC Coated Three-petal Ring၊ TaC Coated Three-petal Crucible၊ TaC Coated Holder၊ Porous Graphite၊ Soft Felt၊ Rigid Felt SiC-coated Crystal Growth Susceptor နှင့် အခြားSiC Single Crystal Growth Process Spare PartsVeTek Semiconductor ) သည် ဆီလီကွန်ကာဘိုင် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှု မီးဖို၏ crucible rotation နှင့် process parameter control နည်းပညာကို လေ့လာခဲ့ပြီး 8 လက်မအရွယ် crystals များကို thermal field simulation ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်စမ်းသပ်မှုများမှတဆင့် အောင်မြင်စွာ စိုက်ပျိုးခဲ့ပါသည်။

ဘ၀နိဒါန်း

ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) သည် တတိယမျိုးဆက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ပစ္စည်းများ၏ ပုံမှန် ကိုယ်စားလှယ်ဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် ပိုကြီးသော bandgap အကျယ်၊ ပိုမိုပြိုကွဲနေသော လျှပ်စစ်စက်ကွင်းနှင့် အပူစီးကူးနိုင်မှု မြင့်မားခြင်းစသည့် စွမ်းဆောင်ရည် အားသာချက်များရှိသည်။ ၎င်းသည် မြင့်မားသောအပူချိန်၊ မြင့်မားသောဖိအားနှင့် ကြိမ်နှုန်းမြင့်မားသောနယ်ပယ်များတွင် ကောင်းမွန်စွာလုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး ဆီမီးကွန်ဒတ်တာပစ္စည်းနည်းပညာနယ်ပယ်တွင် အဓိကဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းညွှန်ချက်တစ်ခုဖြစ်လာခဲ့သည်။ ၎င်းတွင် စွမ်းအင်သုံးယာဉ်အသစ်များ၊ photovoltaic ဓာတ်အားထုတ်လုပ်ခြင်း၊ မီးရထားသယ်ယူပို့ဆောင်ရေး၊ စမတ်ဂရစ်၊ 5G ဆက်သွယ်ရေး၊ ဂြိုလ်တုများ၊ ရေဒါများနှင့် အခြားနယ်ပယ်များတွင် အသုံးချမှုလိုအပ်ချက်များစွာရှိသည်။ လက်ရှိတွင်၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲများ၏ စက်မှုလုပ်ငန်းတိုးတက်မှုသည် အသွင်သဏ္ဍာန်အငွေ့ပျံပို့ဆောင်ခြင်း (PVT) ကို အဓိကအသုံးပြုပြီး ဘက်စုံအဆင့်၊ အစိတ်အပိုင်းပေါင်းစုံ၊ မျိုးစုံသောအပူနှင့် အစုလိုက်အပြုံလိုက်လွှဲပြောင်းမှုနှင့် magneto-electric heat flow interaction တို့၏ ရှုပ်ထွေးသော multi-physical field coupling ပြဿနာများပါ၀င်သည်။ ထို့ကြောင့် PVT ကြီးထွားမှုစနစ်၏ ဒီဇိုင်းသည် ခက်ခဲပြီး လုပ်ငန်းစဉ်ဘောင်အတွင်း တိုင်းတာခြင်းနှင့် ထိန်းချုပ်ခြင်း။crystal ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်ခက်ခဲသောကြောင့် စိုက်ပျိုးထားသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲများ၏ အရည်အသွေးချို့ယွင်းချက်များနှင့် သေးငယ်သော ပုံဆောင်ခဲအရွယ်အစားကို ထိန်းချုပ်ရန် ခက်ခဲသောကြောင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်နှင့် စက်ပစ္စည်းများ၏ ကုန်ကျစရိတ်မှာ မြင့်မားနေမြဲဖြစ်သည်။

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ထုတ်လုပ်သည့်ကိရိယာများသည် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်နည်းပညာနှင့် စက်မှုဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၏ အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်သည်။ နည်းပညာအဆင့်၊ လုပ်ငန်းစဉ်စွမ်းရည်နှင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုမီးဖို၏ လွတ်လပ်သောအာမခံချက်တို့သည် အရွယ်အစားကြီးမားပြီး အထွက်နှုန်းမြင့်မားသည့် ဦးတည်ချက်ဖြင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပစ္စည်းများကို ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်စေမည့် သော့ချက်ဖြစ်ပြီး တတိယမျိုးဆက် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလုပ်ငန်းကို တွန်းအားပေးသည့် အဓိကအကြောင်းရင်းများလည်းဖြစ်သည်။ ကုန်ကျစရိတ်နည်းပြီး အကြီးစား ဦးတည်ချက်ဖြင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်စေပါသည်။ လက်ရှိတွင်၊ ဗို့အားမြင့်၊ ပါဝါနှင့် ကြိမ်နှုန်းမြင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက် ကိရိယာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုမှာ သိသာထင်ရှားစွာ တိုးတက်မှု ရှိခဲ့သော်လည်း စက်ပစ္စည်းများ၏ ထုတ်လုပ်မှု ထိရောက်မှုနှင့် ပြင်ဆင်မှုကုန်ကျစရိတ်တို့သည် ၎င်းတို့၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို ကန့်သတ်ရန် အရေးကြီးသော အချက်ဖြစ်လာမည်ဖြစ်သည်။ အလွှာတစ်ခုအနေဖြင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲရှိသော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းကိရိယာများတွင်၊ အလွှာ၏တန်ဖိုးသည် အကြီးမားဆုံးအချိုးအစားဖြစ်ပြီး 50% ခန့်ရှိသည်။ အရည်အသွေးမြင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှုဆိုင်ရာ ကိရိယာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေး၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာများ၏ အထွက်နှုန်းနှင့် ကြီးထွားမှုနှုန်းကို မြှင့်တင်ခြင်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှု ကုန်ကျစရိတ် လျှော့ချခြင်းတို့သည် ဆက်စပ်စက်ပစ္စည်းများ၏ အသုံးချမှုအတွက် အဓိက အရေးပါပါသည်။ ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းရည်မြှင့်တင်ရန်နှင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပစ္စည်းများ၏ပျမ်းမျှကုန်ကျစရိတ်ကို လျှော့ချရန်အတွက် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာ၏အရွယ်အစားကိုချဲ့ထွင်ခြင်းသည် အရေးကြီးသောနည်းလမ်းများထဲမှတစ်ခုဖြစ်သည်။ လက်ရှိတွင် နိုင်ငံတကာ ပင်မဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာ၏ အရွယ်အစားမှာ 6 လက်မဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် လျင်မြန်စွာ 8 လက်မအထိ တိုးတက်လျက်ရှိသည်။

8 လက်မအရွယ် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှု မီးဖိုများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် ဖြေရှင်းရန် လိုအပ်သော အဓိကနည်းပညာများမှာ- 1) ကြီးထွားမှုအတွက် သင့်လျော်သော သေးငယ်သော radial temperature gradient နှင့် ကြီးထွားမှုအတွက် သင့်လျော်သော ပိုကြီးသော longitudinal temperature gradient ကိုရရှိရန် အရွယ်အစားကြီးမားသော အပူစက်ကွင်းဖွဲ့စည်းပုံ၏ ဒီဇိုင်း 8 လက်မအရွယ် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲများ။ 2) အရွယ်အစားကြီးမားသော crucible rotation နှင့် coil lifting and lowing motion ယန္တရား၊ ထို့ကြောင့် crucible သည် crystal ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အတွင်း လည်ပတ်ပြီး 8 လက်မ crystal ၏ ညီညွတ်မှုနှင့် ကြီးထွားမှုနှင့် အထူကို လွယ်ကူချောမွေ့စေရန် လုပ်ငန်းစဉ်လိုအပ်ချက်များနှင့်အညီ ကွိုင်သို့ ရွေ့လျားနိုင်စေရန်၊ . 3) အရည်အသွေးမြင့် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှု လုပ်ငန်းစဉ်၏ လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသည့် တက်ကြွသော အခြေအနေများအောက်တွင် လုပ်ငန်းစဉ်ဘောင်များကို အလိုအလျောက် ထိန်းချုပ်ခြင်း။

1 PVT ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုယန္တရား

PVT နည်းလမ်းသည် SiC အရင်းအမြစ်ကို ဆလင်ဒါသိပ်သည်းသော ဂရပ်ဖိုက် crucible ၏အောက်ခြေတွင် ထားခြင်းဖြင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်တစ်ခုတည်းပုံဆောင်ခဲများကို ပြင်ဆင်ရန်နှင့် SiC အစေ့ပုံဆောင်ခဲကို Crucible အဖုံးအနီးတွင် ထားရှိခြင်းဖြစ်သည်။ အဆိုပါ crucible ကို ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်း induction သို့မဟုတ် resistance ဖြင့် 2 300 ~ 2 400 ℃ အထိ အပူပေးပြီး ဂရပ်ဖိုက်ခံစားမှု သို့မဟုတ် ကာရံထားသည်။porous graphite. SiC အရင်းအမြစ်မှ အစေ့ပုံဆောင်ခဲသို့ ပို့ဆောင်သည့် အဓိက အရာများမှာ Si၊ Si2C မော်လီကျူးများနှင့် SiC2 ဖြစ်သည်။ အစေ့ပုံဆောင်ခဲရှိ အပူချိန်ကို အောက် မိုက်ခရိုအမှုန့် ထက် အနည်းငယ်နိမ့်စေရန် ထိန်းချုပ်ထားပြီး၊ axial temperature gradient ကို crucible တွင် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ ပုံ 1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်မိုက်ခရိုအမှုန့်သည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် sublimates သည် မတူညီသောဓာတ်ငွေ့အဆင့်အစိတ်အပိုင်းများ၏ တုံ့ပြန်မှုဓာတ်ငွေ့များအဖြစ် မျိုးစေ့ပုံဆောင်ခဲသို့ရောက်ရှိပြီး အပူချိန် gradient ၏မောင်းနှင်မှုအောက်ရှိအပူချိန်နိမ့်ကျကာ cylindrical ပုံဆောင်ခဲဖြစ်လာသည်။ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် ingot ။

PVT ကြီးထွားမှု၏ အဓိက ဓာတုတုံ့ပြန်မှုများမှာ-

SiC(s)⇌Si(g)+C(s) (1)

2SiC⇌Si2C(g)+C(s) (2)

2SiC⇌SiC2(g)+Si(l,g) (3)

SiC(s)⇌SiC(g) (၄)

SiC တစ်ခုတည်းသော crystals ၏ PVT ကြီးထွားမှု၏လက္ခဏာများမှာ-

1) ဓာတ်ငွေ့-အစိုင်အခဲ အင်တာဖေ့စ် နှစ်ခု ရှိသည်- တစ်ခုမှာ ဓာတ်ငွေ့-SiC အမှုန့် မျက်နှာပြင် ဖြစ်ပြီး နောက်တစ်ခုသည် ဓာတ်ငွေ့-ခရစ်စတယ် မျက်နှာပြင် ဖြစ်သည်။

2) ဓာတ်ငွေ့အဆင့်တွင် ဒြပ်ဝတ္ထု အမျိုးအစား နှစ်မျိုးဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်- တစ်မျိုးမှာ စနစ်ထဲသို့ သွင်းထားသော မသန်စွမ်း မော်လီကျူးများ၊ အခြားတစ်ခုသည် ပြိုကွဲခြင်းနှင့် sublimation မှထုတ်လုပ်သော ဓာတ်ငွေ့အဆင့် အစိတ်အပိုင်း SimCn ဖြစ်သည်။SiC အမှုန့်. ဓာတ်ငွေ့အဆင့် အစိတ်အပိုင်းများ SimCn သည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိပြီး ပုံဆောင်ခဲများ ဓာတ်ငွေ့အဆင့် အစိတ်အပိုင်းများဖြစ်သော SimCn ၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုသည် ပုံဆောင်ခဲဖြစ်ခြင်းဖြစ်စဉ်၏ လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသော SiC ပုံဆောင်ခဲအဖြစ် ကြီးထွားလာမည်ဖြစ်သည်။

3) အစိုင်အခဲဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်တွင်၊ အမှုန်အမွှားမခွဲရသေးသော အမှုန်အမွှားများကြားတွင် သေးငယ်သောအမှုန်အမွှားများကြားတွင် ဖြစ်ပေါ်လိမ့်မည်၊ အချို့သောအမှုန်အမွှားများကို sintering ဖြင့် ကြွေထည်ကိုယ်ထည်များအဖြစ်၊ အချို့သောအမှုန်အမွှားအရွယ်အစားရှိသော အစေ့အဆန်များနှင့် ပုံဆောင်ခဲပုံသဏ္ဍန်ပုံသဏ္ဍာန်ဆိုင်ရာ ပုံသဏ္ဍန်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အချို့သောအမှုန်များ silicon carbide အမှုန်များသည် ကာဗွန်ကြွယ်ဝသော အမှုန်များ သို့မဟုတ် ကာဗွန်အမှုန်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းမှာ stoichiometric ပြိုကွဲခြင်းနှင့် sublimation မဟုတ်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။

4) ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အတွင်း၊ အဆင့်နှစ်ဆင့်ပြောင်းလဲမှုများဖြစ်ပေါ်လိမ့်မည်- တစ်ခုမှာ အစိုင်အခဲဆီလီကွန်ကာဗိုက်အမှုန့်များသည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့်အစိတ်အပိုင်း SimCn အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားခြင်းဖြစ်ပြီး၊ နောက်တစ်ချက်မှာ ဓာတ်ငွေ့အဆင့်အစိတ်အပိုင်းများ SimCn အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားခြင်းဖြစ်သည်၊ ပုံဆောင်ခဲများဖြင့် ကွက်တိပ်အမှုန်များထဲသို့။

2 Equipment Design ပုံ 2 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုမီးဖိုတွင် အဓိကအားဖြင့်- အပေါ်ဖုံးတပ်ဆင်မှု၊ အခန်းတပ်ဆင်မှု၊ အပူပေးစနစ်၊ Crucible rotation ယန္တရား၊ အောက်ဖုံး lifting ယန္တရားနှင့် လျှပ်စစ်ထိန်းချုပ်မှုစနစ်တို့ပါဝင်သည်။

2.1 အပူပေးစနစ် ပုံ 3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ အပူပေးစနစ်သည် induction အပူကိုလက်ခံပြီး induction coil တစ်ခု၊ဖိုက်တာလျှပ်ကာအလွှာ(တင်းကျပ်သလို ခံစားရတယ်။, နူးညံ့သောခံစားမှု) စသည်ဖြင့်၊ အလယ်အလတ် ကြိမ်နှုန်း သမရိုးကျ လျှပ်စီးကြောင်းသည် ဂရပ်ဖိုက်ခုံ၏ အပြင်ဘက်တွင် ပတ်ထားသော multi-turn induction coil မှတဆင့် ဖြတ်သန်းသောအခါ၊ တူညီသော ကြိမ်နှုန်း၏ သံလိုက်စက်ကွင်းကို ဂရပ်ဖိုက် crucible တွင် ဖြစ်ပေါ်စေပြီး induced electromotive force ကို ထုတ်ပေးပါသည်။ သန့်ရှင်းမှုမြင့်မားသော ဂရပ်ဖိုက်သုံးရုပ်သည် လျှပ်ကူးနိုင်မှုကောင်းသောကြောင့်၊ လျှပ်စီးကြောင်းသည် နံရံပေါ်ရှိ လျှပ်စီးကြောင်းကို ထုတ်ပေးပြီး eddy current ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ Lorentz force ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင်၊ induced current သည် နောက်ဆုံးတွင် crucible ၏ အပြင်ဘက်နံရံ (ဆိုလိုသည်မှာ အရေပြားအကျိုးသက်ရောက်မှု) နှင့် radial direction တစ်လျှောက် တဖြည်းဖြည်း အားနည်းသွားလိမ့်မည်။ eddy လျှပ်စီးကြောင်းများတည်ရှိခြင်းကြောင့် Joule အပူသည် Crucible ၏ အပြင်ဘက်နံရံတွင် ထုတ်ပေးပြီး ကြီးထွားမှုစနစ်၏ အပူပေးရင်းမြစ်ဖြစ်လာသည်။ Joule အပူ၏ အရွယ်အစားနှင့် ဖြန့်ဖြူးမှုသည် Crucible အတွင်းရှိ အပူချိန်အကွက်ကို တိုက်ရိုက်ဆုံးဖြတ်ပြီး ၎င်းသည် crystal ၏ကြီးထွားမှုကို ထိခိုက်စေသည်။

ပုံ 4 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း induction coil သည် အပူပေးစနစ်၏ အဓိကအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် လွတ်လပ်သော ကွိုင်တည်ဆောက်ပုံ နှစ်စုံကို လက်ခံထားပြီး အထက်နှင့် အောက် တိကျသော ရွေ့လျားမှု ယန္တရားများ အသီးသီး တပ်ဆင်ထားသည်။ အပူပေးစနစ်တစ်ခုလုံး၏လျှပ်စစ်အပူဆုံးရှုံးမှုအများစုကို coil မှရရှိပြီး အတင်းအကြပ်အအေးခံရပါမည်။ ကွိုင်ကို ကြေးနီပြွန်ဖြင့် ပတ်ထားပြီး အတွင်းရေဖြင့် အအေးခံထားသည်။ induced current ၏ ကြိမ်နှုန်းသည် 8 ~ 12 kHz ဖြစ်သည်။ induction အပူ၏ကြိမ်နှုန်းသည် graphite crucible အတွင်းရှိ လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်း၏ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်မှုအတိမ်အနက်ကို ဆုံးဖြတ်သည်။ ကွိုင်ရွေ့လျားမှုယန္တရားသည် မော်တာ-မောင်းနှင်သောဝက်အူတွဲယန္တရားကို အသုံးပြုသည်။ အမှုန့်၏ sublimation ကိုရရှိရန်အတွင်းပိုင်းဂရက်ဖိုက် crucible ကိုအပူပေးရန် induction coil သည် induction power supply နှင့်ပူးပေါင်းသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ကွိုင်နှစ်စုံ၏ ပါဝါနှင့် နှိုင်းရအနေအထားကို အစေ့ပုံဆောင်ခဲ၏ အပူချိန်နိမ့်သော မိုက်ခရိုအမှုန့်ရှိ အောက်ပိုင်းရှိ အစေ့ပုံဆောင်ခဲထက် နိမ့်ကျစေရန် ထိန်းချုပ်ထားပြီး အတွင်းရှိ အစေ့ပုံဆောင်ခဲနှင့် အမှုန့်ကြားရှိ axial temperature gradient အဖြစ် ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ crucible နှင့် silicon carbide crystal တွင် သင့်လျော်သော radial temperature gradient ကိုဖွဲ့စည်းသည်။

2.2 Crucible Rotation Mechanism ကြီးမားသောအရွယ်အစား ကြီးထွားလာစဉ်ဆီလီကွန်ကာဘိုင် တစ်ခုတည်းသော crystalsကလိုင်၏လေဟာနယ်ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ crucible သည် လုပ်ငန်းစဉ်လိုအပ်ချက်များနှင့်အညီ လှည့်ပတ်နေမည်ဖြစ်ပြီး၊ gradient thermal field နှင့် cavity အတွင်းရှိ low-pressure state သည် တည်ငြိမ်နေရန် လိုအပ်ပါသည်။ ပုံ 5 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း crucible ၏တည်ငြိမ်သောလည်ပတ်မှုရရှိရန်မော်တာ-မောင်းနှင်သောဂီယာအတွဲကိုအသုံးပြုသည်။ rotating shaft ၏ dynamic sealing ရရှိရန်အတွက် သံလိုက်အရည်များ တံဆိပ်ခတ်ခြင်း တည်ဆောက်ပုံကို အသုံးပြုပါသည်။ သံလိုက်အရည်တံဆိပ်သည် သံလိုက်၊ သံလိုက်ဝင်ရိုးစွန်းဖိနပ်နှင့် သံလိုက်လက်စွပ်ကြားတွင် လည်ပတ်နေသော သံလိုက်စက်ကွင်းပတ်လမ်းကို အသုံးပြု၍ တိုင်ဖိနပ်ထိပ်ဖျားနှင့် အင်္ကျီလက်ကြားရှိ သံလိုက်အရည်ကို စုပ်ယူနိုင်စေရန် O-ring ကဲ့သို့ အရည်ကွင်းအဖြစ်၊ လုံးဝပိတ်ဆို့သွားစေရန်၊ တံဆိပ်ခတ်ခြင်း၏ရည်ရွယ်ချက်အောင်မြင်ရန်ကွာဟချက်။ လည်ပတ်ရွေ့လျားမှုကို လေထုမှ လေဟာနယ်ခန်းသို့ ပေးပို့သောအခါ၊ အရည် O-ring dynamic sealing device သည် ဝတ်ဆင်ရလွယ်ကူပြီး အစိုင်အခဲ တံဆိပ်ခတ်ခြင်းတွင် သက်တမ်းနည်းပါးသော အားနည်းချက်များကို ကျော်လွှားရန်အတွက် အသုံးပြုကာ အရည်သံလိုက်အရည်သည် အလုံပိတ်နေရာတစ်ခုလုံးကို ဖြည့်ပေးနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် လေယိုစိမ့်နိုင်သော ချန်နယ်အားလုံးကို ပိတ်ဆို့ကာ Crucible လှုပ်ရှားမှု နှင့် ရပ်တန့်ခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခုတွင် သုညပေါက်ကြားမှု ရရှိစေပါသည်။ သံလိုက်အရည်နှင့် crucible အထောက်အပံ့သည် သံလိုက်အရည်၏ အပူချိန်မြင့်မားမှုနှင့် Crucible အထောက်အပံ့နှင့် အပူစက်ကွင်းအခြေအနေ၏ တည်ငြိမ်မှုကိုရရှိစေရန် ရေ-အအေးခံဖွဲ့စည်းပုံအား ချမှတ်ပေးသည်။

2.3 အဖုံးအောက်ပိုင်း ရုတ်သိမ်းခြင်း ယန္တရား

အောက်အဖုံး lifting ယန္တရားတွင် drive motor၊ ball screw၊ linear guide၊ lifting bracket၊ furnace cover နှင့် furnace cover bracket ပါ၀င်ပါသည်။ မော်တာသည် အောက်အဖုံး၏ အတက်အဆင်း ရွေ့လျားမှုကို သိရှိနိုင်ရန် ဝက်အူလမ်းညွှန်အတွဲနှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော မီးဖိုအဖုံးကွင်းကို မောင်းနှင်သည်။

အောက်ခြေအဖုံးကို ရုတ်သိမ်းသည့်ယန္တရားသည် ကြီးမားသော စင်တင်များကို နေရာချထားခြင်းနှင့် ဖယ်ရှားခြင်းကို လွယ်ကူချောမွေ့စေပြီး ပို၍အရေးကြီးသည်မှာ၊ အောက်မီးဖိုအဖုံး၏ အလုံပိတ်ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို သေချာစေသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုလုံးတွင် အခန်းသည် လေဟာနယ်၊ ဖိအားမြင့် နှင့် ဖိအားနည်းခြင်းကဲ့သို့သော ဖိအားပြောင်းလဲမှုအဆင့်များရှိသည်။ အောက်အဖုံး၏ ဖိသိပ်မှုနှင့် တံဆိပ်ခတ်မှုအခြေအနေသည် လုပ်ငန်းစဉ်၏ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည်။ မြင့်မားသောအပူချိန်အောက်တွင်တံဆိပ်ခတ်ပျက်ကွက်သည်နှင့်လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုလုံးကိုဖျက်သိမ်းပစ်လိမ့်မည်။ မော်တာဆာဗာကို ထိန်းချုပ်ခြင်းနှင့် ကန့်သတ်ကိရိယာမှတစ်ဆင့်၊ ပုံ 6 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း လုပ်ငန်းစဉ်ဖိအားတည်ငြိမ်မှုရှိစေရန်အတွက် မီးဖိုခန်းအတွင်း တံဆိပ်ခတ်ခြင်းနှင့် အလုံပိတ်ခြင်း၏ အကောင်းဆုံးအခြေအနေရရှိရန် အောက်အဖုံးနှင့် အခန်း၏တင်းကျပ်မှုကို ထိန်းချုပ်ထားသည်။ .

2.4 လျှပ်စစ်ထိန်းချုပ်မှုစနစ် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲများ ကြီးထွားလာစဉ်တွင်၊ လျှပ်စစ်ထိန်းချုပ်မှုစနစ်သည် ကွိုင်အနေအထား အမြင့်၊ Crucible လှည့်နှုန်း၊ အပူစွမ်းအင်နှင့် အပူချိန်၊ ကွဲပြားခြားနားသော အထူးဓာတ်ငွေ့ စားသုံးမှု စီးဆင်းမှုနှင့် အဖွင့်အပိတ် အပါအဝင် မတူညီသော လုပ်ငန်းစဉ်ဘောင်များကို တိကျစွာ ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ အချိုးကျအဆို့ရှင်။

ပုံ 7 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ထိန်းချုပ်မှုစနစ်သည် ကွိုင်နှင့် crucible ၏ရွေ့လျားမှုထိန်းချုပ်မှုကိုနားလည်ရန် bus မှတဆင့် servo driver သို့ချိတ်ဆက်ထားသည့်ဆာဗာအဖြစ်ပရိုဂရမ်မာထိန်းချုပ်ကိရိယာကိုအသုံးပြုသည်။ အပူချိန်၊ ဖိအားနှင့် အထူးလုပ်ငန်းစဉ်ဓာတ်ငွေ့စီးဆင်းမှုတို့ကို အချိန်နှင့်တစ်ပြေးညီ ထိန်းချုပ်သိရှိနားလည်နိုင်ရန် ၎င်းကို Standard MobusRTU မှတစ်ဆင့် အပူချိန်ထိန်းချုပ်ကိရိယာနှင့် စီးဆင်းမှုထိန်းချုပ်ကိရိယာသို့ ချိတ်ဆက်ထားသည်။ ၎င်းသည် Ethernet မှတဆင့် configuration software နှင့် ဆက်သွယ်မှုကို ထူထောင်ပေးကာ၊ စနစ်အချက်အလက်များကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ ဖလှယ်ကာ host computer တွင် အမျိုးမျိုးသော process parameter အချက်အလက်များကို ပြသပေးပါသည်။ အော်ပရေတာများ၊ လုပ်ငန်းစဉ်ဝန်ထမ်းများနှင့် မန်နေဂျာများသည် လူသား-စက်မျက်နှာပြင်မှတစ်ဆင့် ထိန်းချုပ်မှုစနစ်နှင့် သတင်းအချက်အလက်ဖလှယ်ကြသည်။

ထိန်းချုပ်မှုစနစ်သည် နယ်ပယ်ဒေတာစုဆောင်းမှုအားလုံးကို လုပ်ဆောင်သည်၊ actuators အားလုံး၏လည်ပတ်မှုအခြေအနေကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းနှင့် ယန္တရားများကြားရှိယုတ္တိဆက်ဆံရေးကို လုပ်ဆောင်သည်။ programmable controller သည် host computer ၏ ညွှန်ကြားချက်များကို လက်ခံရရှိပြီး system ၏ actuator တစ်ခုစီ၏ ထိန်းချုပ်မှုကို အပြီးသတ်ပါသည်။ အလိုအလျောက် လုပ်ငန်းစဉ်မီနူး၏ လုပ်ဆောင်ချက်နှင့် ဘေးကင်းရေး ဗျူဟာအားလုံးကို ပရိုဂရမ်မီနိုင်သော ထိန်းချုပ်ကိရိယာက လုပ်ဆောင်သည်။ programmable controller ၏တည်ငြိမ်မှုသည် process menu operation ၏တည်ငြိမ်မှုနှင့်ဘေးကင်းရေးယုံကြည်စိတ်ချရမှုကိုသေချာစေသည်။

အပေါ်ပိုင်းဖွဲ့စည်းမှုပုံစံသည် ပရိုဂရမ်မီနိုင်သော ထိန်းချုပ်ကိရိယာနှင့် ဒေတာဖလှယ်မှုကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ ထိန်းသိမ်းထားပြီး နယ်ပယ်ဒေတာကို ပြသသည်။ ၎င်းတွင် အပူထိန်းချုပ်မှု၊ ဖိအားထိန်းချုပ်မှု၊ ဓာတ်ငွေ့ဆားကစ်ထိန်းချုပ်မှုနှင့် မော်တာထိန်းချုပ်မှုကဲ့သို့သော လည်ပတ်မှုအင်တာဖေ့စ်များ တပ်ဆင်ထားပြီး၊ အမျိုးမျိုးသော ဘောင်များ၏ ဆက်တင်တန်ဖိုးများကို အင်တာဖေ့စ်ပေါ်တွင် ပြုပြင်နိုင်သည်။ နှိုးစက်ဘောင်များကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ စောင့်ကြည့်ခြင်း၊ မျက်နှာပြင်နှိုးစက်ပြသမှုကို ပံ့ပိုးပေးခြင်း၊ နှိုးစက်ဖြစ်ပေါ်ခြင်းနှင့် ပြန်လည်ရယူခြင်း၏ အချိန်နှင့် အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို မှတ်တမ်းတင်ခြင်း။ လုပ်ငန်းစဉ်ဒေတာ၊ မျက်နှာပြင်လည်ပတ်မှုအကြောင်းအရာနှင့် လည်ပတ်ချိန်အားလုံးကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ မှတ်တမ်းတင်ခြင်း။ အမျိုးမျိုးသော လုပ်ငန်းစဉ်ဘောင်များ၏ ပေါင်းစပ်ထိန်းချုပ်မှုကို ပရိုဂရမ်မီနိုင်သော ထိန်းချုပ်ကိရိယာအတွင်းရှိ အရင်းခံကုဒ်မှတစ်ဆင့် သိရှိပြီး လုပ်ငန်းစဉ်၏ အများဆုံးအဆင့် 100 ကို သိရှိနိုင်သည်။ အဆင့်တစ်ခုစီတွင် လုပ်ငန်းစဉ်လုပ်ဆောင်ချိန်၊ ပစ်မှတ်ပါဝါ၊ ပစ်မှတ်ဖိအား၊ အာဂွန်စီးဆင်းမှု၊ နိုက်ထရိုဂျင်စီးဆင်းမှု၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်စီးဆင်းမှု၊ Crucible အနေအထားနှင့် crucible rate တို့ကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ်ဘောင်ပေါင်း တစ်ဒါဇင်ကျော် ပါဝင်ပါသည်။

3 အပူစက်ကွင်း သရုပ်ဖော်ခြင်း ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း။

အပူစက်ကွင်း simulation ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုပုံစံကို တည်ထောင်ထားသည်။ ပုံ 8 သည် crucible ကြီးထွားခန်းအတွင်းရှိ အပူချိန်တိမ်တိုက်မြေပုံဖြစ်သည်။ 4H-SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ၏ ကြီးထွားမှု အပူချိန်ကို သေချာစေရန်အတွက် အစေ့ပုံဆောင်ခဲ၏ အလယ်အပူချိန်ကို 2200 ℃ နှင့် အစွန်းအပူချိန် 2205.4 ℃ ဖြစ်သည်။ ဤအချိန်တွင်၊ crucible ထိပ်၏ဗဟိုအပူချိန်မှာ 2167.5 ℃ဖြစ်ပြီး၊ အမှုန့်ဧရိယာ (ဘေးတိုက်အောက်) ၏အမြင့်ဆုံးအပူချိန်မှာ 2274.4 ℃ဖြစ်ပြီး axial temperature gradient အဖြစ်ဖွဲ့စည်းထားသည်။

ပုံ 9 တွင် ပုံ 9 တွင် ပြထားသည်။ အစေ့ပုံဆောင်ခဲမျက်နှာပြင်၏ အောက်ဘက် အပူချိန် gradient သည် crystal ကြီးထွားပုံသဏ္ဍာန်ကို ထိရောက်စွာတိုးတက်စေနိုင်သည်။ လက်ရှိတွက်ချက်ထားသော ကနဦးအပူချိန်ကွာခြားချက်မှာ 5.4 ℃ဖြစ်ပြီး ခြုံငုံပုံသဏ္ဍာန်သည် အပြားနီးပါးရှိပြီး အနည်းငယ်ခုံးနေကာ အစေ့ပုံဆောင်ခဲမျက်နှာပြင်၏ အပူချိန်ထိန်းချုပ်မှု တိကျမှုနှင့် တူညီမှုလိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်သည်။

ကုန်ကြမ်းမျက်နှာပြင်နှင့် မျိုးစေ့ပုံဆောင်ခဲမျက်နှာပြင်ကြားရှိ အပူချိန်မျဉ်းကွေးကို ပုံ 10 တွင်ပြသထားသည်။ ပစ္စည်းမျက်နှာပြင်၏ဗဟိုအပူချိန်မှာ 2210 ℃ဖြစ်ပြီး၊ အရှည်လိုက်အပူချိန် 1 ℃/cm သည် ပစ္စည်းမျက်နှာပြင်နှင့် အစေ့ကြားတွင်ဖွဲ့စည်းထားသည်။ crystal မျက်နှာပြင်သည် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော အကွာအဝေးအတွင်းဖြစ်သည်။

ခန့်မှန်းခြေ ကြီးထွားနှုန်းကို ပုံ 11 တွင် ပြထားသည်။ ကြီးထွားနှုန်း မြန်ဆန်လွန်းပါက polymorphism နှင့် dislocation ကဲ့သို့သော ချို့ယွင်းချက်များ ဖြစ်နိုင်ခြေကို တိုးလာစေနိုင်သည်။ လက်ရှိ ခန့်မှန်းခြေ တိုးတက်မှုနှုန်းသည် 0.1 mm/h အနီးတွင်ရှိပြီး ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော အကွာအဝေးအတွင်းဖြစ်သည်။

အပူစက်ကွင်းပုံသဏ္ဍာန် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းနှင့် တွက်ချက်ခြင်းမှတဆင့်၊ အစေ့ပုံဆောင်ခဲ၏ အလယ်အပူချိန်နှင့် အစွန်းအပူချိန်သည် သလင်းကျောက်၏ အလင်းတန်းအပူချိန် ၈ လက်မနှင့် ကိုက်ညီကြောင်း တွေ့ရှိရသည်။ တစ်ချိန်တည်းတွင်၊ crucible ၏ထိပ်နှင့်အောက်ခြေသည် crystal ၏အရှည်နှင့်အထူအတွက်သင့်လျော်သော axial temperature gradient အဖြစ်ဖွဲ့စည်းသည်။ ကြီးထွားမှုစနစ်၏ လက်ရှိ အပူပေးနည်းလမ်းသည် 8 လက်မအရွယ် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲများ၏ ကြီးထွားမှုကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်သည်။

4 စမ်းသုံးစမ်း

ဒါကိုသုံးတယ်။silicon carbide တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှု မီးဖိုအပူစက်ကွင်း simulation ၏ အပူချိန် gradient ကို အခြေခံ၍ crucible top temperature၊ cavity pressure, crucible rotation speed, နှင့် အထက်နှင့် အောက် coils များ၏ ဆွေမျိုးအနေအထား၊ silicon carbide crystal growth test ကဲ့သို့သော ကန့်သတ်ချက်များကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့်၊ နှင့် 8 လက်မအရွယ် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲကို ရရှိခဲ့သည် (ပုံ 12 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း)။

5 နိဂုံး

8 လက်မအရွယ် ဆီလီကွန်ကာဘိုဒ် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲများ ကြီးထွားမှုအတွက် အဓိကနည်းပညာများဖြစ်သည့် gradient thermal field၊ crucible motion mechanism နှင့် process parameters များကို အလိုအလျောက်ထိန်းချုပ်ခြင်းတို့ကို လေ့လာခဲ့သည်။ စံပြအပူချိန် gradient ကိုရရှိရန် crucible ကြီးထွားခန်းရှိ အပူစက်ကွင်းကို ပုံဖော်ပြီး ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားပါသည်။ စမ်းသပ်ပြီးနောက်၊ double-coil induction အပူပေးနည်းလမ်းသည် အရွယ်အစားကြီးမားသော ကြီးထွားမှုကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်သည်။ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပုံဆောင်ခဲများ. ဤနည်းပညာ၏ သုတေသနနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် 8 လက်မ carbide crystals များရရှိရန် စက်ပစ္စည်းနည်းပညာကို ထောက်ပံ့ပေးပြီး ဆီလီကွန်ကာဗိုက်စက်မှုလုပ်ငန်းသို့ 6 လက်မမှ 8 လက်မအထိ ကူးပြောင်းမှုအတွက် စက်ပစ္စည်းအခြေခံအုတ်မြစ်ကို ပံ့ပိုးပေးကာ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ပစ္စည်းများ၏ ကြီးထွားထိရောက်မှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချပေးသည်။