सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट उत्पादन की चुनौतियाँ क्या हैं?

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) एक ऐसी सामग्री है जिसमें हीरे और क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड जैसी अन्य कठोर सामग्रियों के समान उच्च बंधन ऊर्जा होती है। हालाँकि, SiC की उच्च बंधन ऊर्जा पारंपरिक पिघलने के तरीकों के माध्यम से सीधे सिल्लियों में क्रिस्टलीकृत करना मुश्किल बना देती है। इसलिए, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल उगाने की प्रक्रिया में वाष्प चरण एपिटैक्सी तकनीक का उपयोग शामिल है। इस विधि में, गैसीय पदार्थों को धीरे-धीरे सब्सट्रेट की सतह पर जमा किया जाता है और ठोस क्रिस्टल में बदल दिया जाता है। सब्सट्रेट एक विशिष्ट क्रिस्टल दिशा में बढ़ने के लिए जमा परमाणुओं को निर्देशित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक विशिष्ट क्रिस्टल संरचना के साथ एक एपिटैक्सियल वेफर का निर्माण होता है।

लागत प्रभावशीलता

सिलिकॉन कार्बाइड बहुत धीरे-धीरे बढ़ता है, आमतौर पर प्रति माह केवल 2 सेमी। औद्योगिक उत्पादन में, एकल क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी की वार्षिक उत्पादन क्षमता केवल 400-500 टुकड़े है। इसके अलावा, क्रिस्टल ग्रोथ भट्टी की लागत भी उतनी ही अधिक है। इसलिए, सिलिकॉन कार्बाइड का उत्पादन एक महंगी और अप्रभावी प्रक्रिया है।

उत्पादन क्षमता में सुधार और लागत कम करने के लिए, सिलिकॉन कार्बाइड की एपिटैक्सियल वृद्धिसब्सट्रेटअधिक उचित विकल्प बन गया है। इस विधि से बड़े पैमाने पर उत्पादन प्राप्त किया जा सकता है। सीधे काटने की तुलना मेंसिलिकॉन कार्बाइड सिल्लियांएपिटैक्सियल तकनीक अधिक प्रभावी ढंग से औद्योगिक उत्पादन की जरूरतों को पूरा कर सकती है, जिससे सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री की बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता में सुधार होगा।

काटने में कठिनाई

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) न केवल धीरे-धीरे बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप लागत अधिक होती है, बल्कि यह बहुत कठोर भी होता है, जिससे इसकी काटने की प्रक्रिया और अधिक कठिन हो जाती है। सिलिकॉन कार्बाइड को काटने के लिए हीरे के तार का उपयोग करते समय, काटने की गति धीमी होगी, कट अधिक असमान होगा, और सिलिकॉन कार्बाइड की सतह पर दरारें छोड़ना आसान होगा। इसके अतिरिक्त, उच्च मोह कठोरता वाली सामग्रियां अधिक नाजुक होती हैंसिलिकॉन कार्बाइड वाफ़सिलिकॉन वेफर्स की तुलना में काटने के दौरान इनके टूटने की संभावना अधिक होती है। इन कारकों के परिणामस्वरूप सामग्री की लागत अपेक्षाकृत अधिक होती हैसिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स. इसलिए, टेस्ला जैसे कुछ वाहन निर्माता, जो शुरू में सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री का उपयोग करने वाले मॉडल पर विचार करते हैं, अंततः पूरे वाहन की लागत को कम करने के लिए अन्य विकल्प चुन सकते हैं।

क्रिस्टल गुणवत्ता

बढ़ने सेSiC एपिटैक्सियल वेफर्ससब्सट्रेट पर, क्रिस्टल गुणवत्ता और जाली मिलान को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है। सब्सट्रेट की क्रिस्टल संरचना एपिटैक्सियल वेफर की क्रिस्टल गुणवत्ता और दोष घनत्व को प्रभावित करेगी, जिससे SiC सामग्रियों के प्रदर्शन और स्थिरता में सुधार होगा। यह दृष्टिकोण उच्च गुणवत्ता और कम दोषों के साथ SiC क्रिस्टल के उत्पादन की अनुमति देता है, जिससे अंतिम डिवाइस के प्रदर्शन में सुधार होता है।

तनाव समायोजन

के बीच मेल खाने वाली जालीसब्सट्रेटऔर यहएपिटैक्सियल वेफरSiC सामग्री की तनाव स्थिति पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इस मिलान को समायोजित करके, इलेक्ट्रॉनिक संरचना और ऑप्टिकल गुणSiC एपीटैक्सियल वेफरबदला जा सकता है, जिससे डिवाइस के प्रदर्शन और कार्यक्षमता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। यह स्ट्रेन समायोजन तकनीक SiC उपकरणों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में प्रमुख कारकों में से एक है।

भौतिक गुणों को नियंत्रित करें

विभिन्न प्रकार के सब्सट्रेट्स पर SiC के एपिटेक्सी द्वारा, विभिन्न क्रिस्टल अभिविन्यासों के साथ SiC वृद्धि प्राप्त की जा सकती है, जिससे विशिष्ट क्रिस्टल विमान दिशाओं के साथ SiC क्रिस्टल प्राप्त होते हैं। यह दृष्टिकोण विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए SiC सामग्रियों के गुणों को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए,SiC एपिटैक्सियल वेफर्सविभिन्न तकनीकी और औद्योगिक अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल गुण प्राप्त करने के लिए 4H-SiC या 6H-SiC सब्सट्रेट पर उगाया जा सकता है।