Những thách thức của việc sản xuất chất nền cacbua silic là gì?

Cacbua silic (SiC) là vật liệu sở hữu năng lượng liên kết cao, tương tự như các vật liệu cứng khác như kim cương và boron nitrit khối. Tuy nhiên, năng lượng liên kết cao của SiC gây khó khăn cho việc kết tinh trực tiếp thành thỏi thông qua các phương pháp nấu chảy truyền thống. Do đó, quá trình phát triển tinh thể cacbua silic liên quan đến việc sử dụng công nghệ epit Wax pha hơi. Trong phương pháp này, các chất khí dần dần lắng đọng trên bề mặt chất nền và kết tinh thành tinh thể rắn. Chất nền đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn các nguyên tử lắng đọng phát triển theo một hướng tinh thể cụ thể, dẫn đến sự hình thành tấm wafer epiticular với cấu trúc tinh thể cụ thể.

Hiệu quả chi phí

Cacbua silic phát triển rất chậm, thường chỉ khoảng 2cm mỗi tháng. Trong sản xuất công nghiệp, năng lực sản xuất hàng năm của một lò tăng trưởng đơn tinh thể chỉ là 400-500 chiếc. Ngoài ra, chi phí của lò tăng trưởng tinh thể cũng cao. Do đó, việc sản xuất cacbua silic là một quá trình tốn kém và không hiệu quả.

Để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí, sự tăng trưởng epiticular của cacbua silic trêncơ chấtđã trở thành sự lựa chọn hợp lý hơn. Phương pháp này có thể đạt được sản xuất hàng loạt. So với cắt trực tiếpthỏi silicon cacbua, công nghệ epiticular có thể đáp ứng hiệu quả hơn nhu cầu sản xuất công nghiệp, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh thị trường của vật liệu cacbua silic.

Độ khó cắt

Cacbua silic (SiC) không chỉ phát triển chậm, dẫn đến giá thành cao hơn mà còn rất cứng, khiến quá trình cắt của nó trở nên khó khăn hơn. Khi sử dụng dây kim cương để cắt cacbua silic, tốc độ cắt sẽ chậm hơn, vết cắt sẽ không đồng đều hơn và dễ để lại các vết nứt trên bề mặt cacbua silic. Ngoài ra, vật liệu có độ cứng Mohs cao có xu hướng dễ vỡ hơn,tấm silicon cacbuachúng có nhiều khả năng bị vỡ trong quá trình cắt hơn so với tấm silicon. Những yếu tố này dẫn đến chi phí vật liệu tương đối cao củatấm silicon cacbua. Do đó, một số nhà sản xuất ô tô, chẳng hạn như Tesla, ban đầu xem xét các mẫu xe sử dụng vật liệu cacbua silic, cuối cùng có thể chọn các phương án khác để giảm giá thành toàn bộ chiếc xe.

Chất lượng tinh thể

Bằng cách phát triểnTấm epiticular SiCtrên đế, chất lượng tinh thể và sự kết hợp mạng tinh thể có thể được kiểm soát một cách hiệu quả. Cấu trúc tinh thể của chất nền sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh thể và mật độ khuyết tật của tấm wafer epiticular, từ đó cải thiện hiệu suất và độ ổn định của vật liệu SiC. Cách tiếp cận này cho phép sản xuất tinh thể SiC với chất lượng cao hơn và ít khuyết tật hơn, từ đó cải thiện hiệu suất của thiết bị cuối cùng.

Điều chỉnh độ căng

Mạng lưới phù hợp giữacơ chấtvàwafer epiticularcó ảnh hưởng quan trọng đến trạng thái biến dạng của vật liệu SiC. Bằng cách điều chỉnh sự kết hợp này, cấu trúc điện tử và tính chất quang học củawafer epiticular SiCcó thể được thay đổi, do đó có tác động quan trọng đến hiệu suất và chức năng của thiết bị. Công nghệ điều chỉnh biến dạng này là một trong những yếu tố chính giúp cải thiện hiệu suất của thiết bị SiC.

Kiểm soát đặc tính vật liệu

Bằng cách epitaxy SiC trên các loại chất nền khác nhau, có thể đạt được sự tăng trưởng SiC với các hướng tinh thể khác nhau, từ đó thu được các tinh thể SiC với các hướng mặt phẳng tinh thể cụ thể. Cách tiếp cận này cho phép điều chỉnh các đặc tính của vật liệu SiC để đáp ứng nhu cầu của các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Ví dụ,Tấm epiticular SiCcó thể được trồng trên chất nền 4H-SiC hoặc 6H-SiC để thu được các đặc tính quang học và điện tử cụ thể nhằm đáp ứng các nhu cầu ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật khác nhau.