ʻO nā ʻano hana nui no ka hoʻoulu ʻana i nā kristal hoʻokahi silicon carbide e komo pū me ka Physical Vapor Transport (PVT), Top-Seeded Solution Growth (TSSG), a me High-Temperature Chemical Vapor Deposition (HT-CVD).

Ma waena o kēia mau mea, ua lilo ke ʻano PVT i ʻenehana mua no ka hana ʻoihana ma muli o kona hoʻonohonoho pono hana maʻalahi, ka maʻalahi o ka hana a me ka kaohi, a me nā kumukūʻai lako a me nā hana haʻahaʻa.

---

Nā Manaʻo Koʻikoʻi o ka ulu ʻana o ka kristal SiC me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano PVT

No ka hoʻoulu ʻana i nā kristal silicon carbide me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano PVT, pono e hoʻomalu pono ʻia kekahi mau ʻano loea:

1. Ka Maʻemaʻe o nā Mea Graphite ma ke Kahua Thermal
   Pono nā mea graphite i hoʻohana ʻia i loko o ke kahua wela ulu kristal e hoʻokō i nā koi maʻemaʻe paʻa. Pono ka nui o ka haumia i loko o nā ʻāpana graphite ma lalo o 5 × 10⁻⁶, a no nā felts insulation ma lalo o 10 × 10⁻⁶. ʻO ke kikoʻī, pono ka nui o ka boron (B) a me ka alumini (Al) ma lalo o 0.1 × 10⁻⁶.

2. ʻO ka Polarity Pololei o ka Crystal Seed
   Hōʻike ka ʻikepili empirical ua kūpono ka C-face (0001) no ka ulu ʻana o nā kristal 4H-SiC, ʻoiai ʻo ka Si-face (0001) ua kūpono no ka ulu ʻana o 6H-SiC.

3. Ka Hoʻohana ʻana i nā Kristala Hua Off-Axis
   Hiki i nā hua ma waho o ke axis ke hoʻololi i ka symmetry ulu, hōʻemi i nā kīnā kristal, a paipai i ka maikaʻi o ke kristal.

4. ʻAno Hoʻopaʻa Crystal Hua Hilinaʻi
   ʻO ka hoʻopaʻa pono ʻana ma waena o ke kristal hua a me ka mea paʻa he mea nui ia no ke kūpaʻa i ka wā e ulu ana.

5. Ka Mālama ʻana i ke Kūpaʻa o ka Growth Interface
   I loko o ke kaʻina hana ulu kristal holoʻokoʻa, pono e noho paʻa ka pilina ulu e hōʻoia i ka ulu ʻana o ke kristal kiʻekiʻe.

 

---

Nā ʻenehana koʻikoʻi ma ka ulu ʻana o SiC Crystal

1. ʻenehana Doping no ka pauka SiC

ʻO ka hoʻohui ʻana i ka pauka SiC me ka cerium (Ce) hiki ke hoʻopaʻa i ka ulu ʻana o kahi polytype hoʻokahi e like me 4H-SiC. Ua hōʻike ʻia e ka hana e hiki i ka hoʻohui ʻana o Ce ke:

• E hoʻonui i ka ulu ʻana o nā kristal SiC;

• E hoʻomaikaʻi i ke kuhikuhi ʻana o ke aniani no ka ulu like a me ke kuhikuhi ʻana;

• E hōʻemi i nā mea haumia a me nā kīnā;

• E kāohi i ka pala o ke kristal ma hope;

• E hoʻonui i ka nui o ka hua o ke kristal hoʻokahi.

2. Ka Mana o nā Gradients Thermal Axial a me Radial

Hoʻopilikia nā gradients mahana axial i ka polytype kristal a me ka wikiwiki o ka ulu ʻana. ʻO kahi gradient liʻiliʻi loa hiki ke alakaʻi i nā hoʻokomo polytype a me ka hoʻemi ʻana i ka lawe ʻana o nā mea i ka pae mahu. He mea koʻikoʻi ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā gradients axial a me radial no ka ulu wikiwiki a paʻa o ka kristal me ka maikaʻi mau.

3. ʻenehana hoʻokele basal plane dislocation (BPD)

Hoʻokumu nui ʻia nā BPD ma muli o ke koʻikoʻi shear e ʻoi aku ana ma mua o ka paepae koʻikoʻi i nā kristal SiC, e hoʻāla ana i nā ʻōnaehana paheʻe. ʻOiai ʻo BPDs e kū pololei ana i ke kuhikuhi ulu, kū pinepine lākou i ka wā o ka ulu ʻana o ka kristal a me ka hoʻomaʻalili ʻana. ʻO ka hoʻēmi ʻana i ke koʻikoʻi kūloko hiki ke hōʻemi nui i ka nui o ka BPD.

4. Ka Mana Hoʻohālikelike o ka Hoʻohuihui ʻana o ka Māhu

ʻO ka hoʻonui ʻana i ka lakio kalapona-a-silicon i ka pae mahu he ala i hōʻoia ʻia no ka hoʻolaha ʻana i ka ulu ʻana o ka polytype hoʻokahi. ʻO ka lakio C/Si kiʻekiʻe e hōʻemi i ka macrostep bunching a mālama i ka hoʻoilina ʻili mai ka kristal hua, no laila e kāohi ana i ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā polytypes i makemake ʻole ʻia.

5. Nā ʻenehana ulu haʻahaʻa-pilikia

ʻO ke kaumaha i ka wā o ka ulu ʻana o ke kristal e alakaʻi paha i nā mokulele lattice curved, nā māwae, a me nā densities BPD kiʻekiʻe. Hiki i kēia mau hemahema ke lawe i loko o nā papa epitaxial a hoʻopilikia maikaʻi ʻole i ka hana o ka hāmeʻa.

ʻO kekahi mau hoʻolālā e hōʻemi i ke kaumaha kristal i loko:

• Ke hoʻoponopono nei i ka hoʻolaha ʻana o ke kahua wela a me nā palena hana e hoʻolaha i ka ulu kokoke i ke kaulike;

• Ke hoʻonui nei i ka hoʻolālā ipu hoʻoheheʻe e ʻae i ke kristal e ulu manuahi me ka ʻole o ke kāohi mechanical;

• Ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hoʻonohonoho ʻana o ka mea paʻa hua e hōʻemi i ka mismatch hoʻonui wela ma waena o ka hua a me ka graphite i ka wā hoʻomehana, pinepine ma ka waiho ʻana i kahi āpau 2 mm ma waena o ka hua a me ka mea paʻa;

• Hoʻomaʻemaʻe i nā kaʻina hana annealing, e ʻae ana i ke kristal e hoʻomaʻalili me ka umu, a hoʻololi i ka mahana a me ka lōʻihi e hoʻomaha loa i ke kaumaha o loko.

---

Nā ʻano hou i ka ʻenehana ulu kristal SiC

1. Nā Nui o ke Aniani Nui
Ua hoʻonui ʻia ke anawaena o ke aniani hoʻokahi SiC mai kekahi mau milimita wale nō a i nā wafers 6-ʻīniha, 8-ʻīniha, a me 12-ʻīniha. Hoʻonui nā wafers nui i ka pono hana a hoʻemi i nā kumukūʻai, me ka hoʻokō ʻana i nā koi o nā noi hāmeʻa mana kiʻekiʻe.

2. ʻOi aku ka maikaʻi o ke aniani
He mea nui nā kristal SiC kiʻekiʻe no nā mea hana kiʻekiʻe. ʻOiai nā hoʻomaikaʻi koʻikoʻi, hōʻike mau nā kristal o kēia manawa i nā hemahema e like me nā micropipes, nā dislocations, a me nā haumia, hiki i nā mea āpau ke hoʻohaʻahaʻa i ka hana a me ka hilinaʻi o ka mea hana.

3. Hoʻemi kumukūʻai
He ʻano pipiʻi nō ka hana ʻana i nā kristal SiC, e kaupalena ana i ka hoʻohana ākea ʻana. ʻO ka hōʻemi ʻana i nā kumukūʻai ma o nā kaʻina hana ulu i hoʻonui ʻia, ka hoʻonui ʻana i ka pono hana, a me ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i nā kumukūʻai mea maka he mea nui ia no ka hoʻonui ʻana i nā noi mākeke.

4. Hana Hana Akamai
Me nā holomua i ka naʻauao hana a me nā ʻenehana ʻikepili nui, ke neʻe nei ka ulu ʻana o ke kristal SiC i nā kaʻina hana akamai a automated. Hiki i nā sensor a me nā ʻōnaehana kaohi ke nānā a hoʻoponopono i nā kūlana ulu i ka manawa maoli, e hoʻomaikaʻi ana i ke kūpaʻa o ke kaʻina hana a me ka hiki ke wānana. Hiki i ka ʻikepili analytics ke hoʻomaikaʻi hou i nā palena hana a me ka maikaʻi o ke kristal.

ʻO ka hoʻomohala ʻana o ka ʻenehana ulu kristal hoʻokahi SiC kiʻekiʻe kahi mea nui i ka noiʻi ʻana i nā mea semiconductor. I ka holomua ʻana o ka ʻenehana, e hoʻomau ka ulu a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā ʻano ulu kristal, e hāʻawi ana i kahi kahua paʻa no nā noi SiC i nā mea uila wela kiʻekiʻe, alapine kiʻekiʻe, a me ka mana kiʻekiʻe.