ʻO nā ala nui no ka hoʻoulu ʻana i nā crystals hoʻokahi kalapona silika me 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 ka ʻenehana mua no ka hana ʻoihana ma muli o kāna hoʻonohonoho maʻalahi o nā mea hana, maʻalahi o ka hana a me ka mālama ʻana, a me nā mea hana haʻahaʻa a me nā kumukūʻai hana.

---

Nā Manaʻo ʻenehana koʻikoʻi o ka SiC Crystal Growth me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano PVT

No ka ulu ʻana i nā kristal carbide silicon me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano PVT, pono e mālama pono ʻia nā ʻano ʻenehana:

1. Maʻemaʻe o nā mea graphite ma ke kahua wela
   ʻO nā mea graphite i hoʻohana ʻia i loko o ke kahua wela o ka ulu ʻana o ka kristal e pono e hoʻokō i nā koi maʻemaʻe koʻikoʻi. ʻO ka maʻiʻo haumia o nā ʻāpana graphite ma lalo o 5 × 10⁻⁶, a no ka insulation felts ma lalo o 10 × 10⁻⁶. ʻO ka kikoʻī, ʻo nā mea o ka boron (B) a me ka alumini (Al) pono kēlā me kēia ma lalo o 0.1×10⁻⁶.

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

3. Hoʻohana ʻana i nā Crystal Seed Off-Axis
   Hiki i nā ʻanoʻano off-axis ke hoʻololi i ke ʻano o ka ulu ʻana, e hōʻemi i nā hemahema ʻeleʻele, a hoʻoikaika i ka maikaʻi ʻoi aku ka maikaʻi.

4. ʻenehana hoʻopaʻa ʻana i nā hua kristal
   ʻO ka hoʻopaʻa pono ʻana ma waena o ke aniani hua a me ka mea paʻa he mea nui ia no ke kūpaʻa i ka wā ulu.

5. Mālama ʻana i ka Paʻa o ka Interface Growth
   I loko o ke kaʻina ulu kristal holoʻokoʻa, pono e paʻa ka pilina ulu e hōʻoia i ka hoʻomohala ʻana o ka kristal kiʻekiʻe.

 

---

Nā ʻenehana koʻikoʻi ma ka SiC Crystal Growth

1. ʻenehana Doping no ka pauka SiC

ʻO ka pauka Doping SiC me ka cerium (Ce) hiki ke hoʻopaʻa i ka ulu ʻana o kahi polytype e like me 4H-SiC. Ua hōʻike ka hoʻomaʻamaʻa e hiki i ka Ce doping ke:

• E hoʻonui i ka ulu o nā kristal SiC;

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

• E ho'ēmi i nā haumia a me nā hemahema;

• Kāohi i ka ʻino ʻana i hope o ke aniani;

• E hoʻonui i ka helu hua kristal hoʻokahi.

2. Mana o Axial a me Radial Thermal Gradients

Hoʻopili ka gradient mahana axial i ka polytype kristal a me ka ulu ulu. Hiki i ka gradient liʻiliʻi ke alakaʻi i nā polytype inclusions a me ka hoʻemi ʻana i ka lawe ʻana i nā mea i loko o ka pae mahu. He mea koʻikoʻi ka hoʻonui ʻana i nā gradients axial a me radial no ka ulu ʻana o ke aniani paʻa me ka maikaʻi mau.

3. ʻO ka ʻenehana hoʻokele Basal Plane Dislocation (BPD).

Hoʻokumu ʻia nā BPD ma muli o ke koʻikoʻi shear ma mua o ka paepae koʻikoʻi i nā kristal SiC, e hoʻāla ana i nā ʻōnaehana slip. No ka mea e pili pono ana nā BPD i ke kuhikuhi o ka ulu ʻana, e ala maʻamau lākou i ka wā o ka ulu aniani a me ka hoʻoilo. ʻO ka hoʻemi ʻana i ke koʻikoʻi kūloko hiki ke hōʻemi nui i ka nui o ka BPD.

4. ʻO ka hoʻomalu ʻana i ka ratio o ka hoʻokumu ʻana o ka māhu

ʻO ka hoʻonui ʻana i ka ratio carbon-to-silicon i loko o ka pae mahu he ala i hōʻoia ʻia no ka hoʻolaha ʻana i ka ulu polytype hoʻokahi. ʻO ka lakio C/Si kiʻekiʻe e hōʻemi ana i ka hui ʻana o macrostep a mālama i ka hoʻoilina o ka ʻili mai ke aniani hua, no laila ke kāohi nei i ke kūkulu ʻana i nā polytypes makemake ʻole.

5. Nā ʻenehana ulu haʻahaʻa haʻahaʻa

ʻO ke koʻikoʻi i ka ulu ʻana o ka aniani hiki ke alakaʻi i nā mokulele lattice curved, nā māwae, a me nā density BPD kiʻekiʻe. Hiki i kēia mau hemahema ke lawe i loko o nā papa epitaxial a hoʻopilikia maikaʻi ʻole i ka hana o ka mīkini.

ʻO kekahi mau hoʻolālā e hōʻemi i ke koʻikoʻi kristal kūloko e komo pū ana:

• Hoʻoponopono i ka hāʻawi ʻana i ka māla wela a me ka hana ʻana i nā ʻāpana e hoʻoikaika i ka ulu kokoke-equilibrium;

• Hoʻonui i ka hoʻolālā crucible e ʻae i ke aniani e ulu manuahi me ka ʻole o ke kaohi ʻana;

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

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

---

Nā ʻano o ka ʻenehana SiC Crystal Growth

1. ʻOi aku ka nui o ke aniani
Ua hoʻonui ʻia nā anawaena kristal hoʻokahi SiC mai kahi mau millimeters a i 6-ʻīniha, 8-ʻīniha, a me 12-ʻīniha wafers. ʻO nā wafers nui e hoʻonui i ka maikaʻi o ka hana ʻana a hoʻemi i nā kumukūʻai, ʻoiai e hālāwai ana i nā koi o nā noi mea mana kiʻekiʻe.

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

3. Hoemi Kumukuai
ʻOi aku ka maikaʻi o ka hana kristal SiC, e kaupalena ana i ka hoʻokomo ākea. ʻO ka hōʻemi ʻana i nā kumukūʻai ma o nā kaʻina ulu i hoʻonui ʻia, hoʻonui i ka hana hana, a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa kumu waiwai no ka hoʻonui ʻana i nā noi mākeke.

4. Hana akamai
Me ka holomua o ka ʻike akamai a me nā ʻenehana ʻikepili nui, ke neʻe nei ka ulu ʻana o ka kristal SiC i nā kaʻina hana naʻauao. Hiki i nā sensor a me nā ʻōnaehana hoʻokele ke nānā a hoʻoponopono i nā kūlana ulu i ka manawa maoli, hoʻomaikaʻi i ka paʻa o ke kaʻina hana a me ka wānana. Hiki i ka ʻikepili ʻikepili ke hoʻonui i nā ʻāpana kaʻina hana a me ka maikaʻi o ka kristal.

ʻO ka hoʻomohala ʻana i ka ʻenehana ulu kristal hoʻokahi kiʻekiʻe ʻo SiC kahi mea nui i ka noiʻi semiconductor material. Ke holomua nei ka ʻenehana, e hoʻomau a hoʻomaikaʻi ʻia nā ʻano hana ulu kristal, e hāʻawi ana i kahi kumu paʻa no nā noi SiC i nā ʻenehana uila kiʻekiʻe, kiʻekiʻe-frequency, a me ka mana kiʻekiʻe.