تطبيق أجزاء الجرافيت المطلية بـ TaC

الجزء/1

تمت زراعة البوتقة وحامل البذور وحلقة التوجيه في الفرن البلوري الأحادي SiC وAIN بطريقة PVT

كما هو مبين في الشكل 2 [1]، عند استخدام طريقة نقل البخار الفيزيائي (PVT) لتحضير SiC، تكون بلورة البذور في منطقة درجة حرارة منخفضة نسبيًا، وتكون المادة الخام من SiC في منطقة درجة حرارة مرتفعة نسبيًا (أعلى من 2400 درجة مئوية).درجه مئوية) ، وتتحلل المواد الخام لإنتاج SiXCy (بما في ذلك Si وSiC₂، سي₂ج، الخ). يتم نقل مادة طور البخار من منطقة درجة الحرارة المرتفعة إلى بلورة البذور في منطقة درجة الحرارة المنخفضة, fتكوين نوى البذور ونموها وتوليد بلورات مفردة. يجب أن تكون مواد المجال الحراري المستخدمة في هذه العملية، مثل البوتقة وحلقة توجيه التدفق وحامل بلورات البذور، مقاومة لدرجة الحرارة العالية ولن تلوث المواد الخام من SiC وبلورات SiC المفردة. وبالمثل، فإن عناصر التسخين في نمو بلورات AlN المفردة يجب أن تكون مقاومة لبخار AlN، N₂التآكل، وتحتاج إلى درجة حرارة عالية سهلة الانصهار (مع AlN) لتقصير فترة إعداد البلورة.

وقد وجد أن SiC[2-5] وAlN[2-3] تم تحضيرهما بواسطةالمغلفة تاككانت مواد المجال الحراري الجرافيت أنظف، ولا تحتوي تقريبًا على الكربون (الأكسجين والنيتروجين) والشوائب الأخرى، وعيوب حافة أقل، ومقاومة أصغر في كل منطقة، كما تم تقليل كثافة المسام الصغيرة وكثافة الحفر بشكل كبير (بعد نقش KOH)، كما انخفضت جودة الكريستال تم تحسينه بشكل كبير. فضلاً عن ذلك،بوتقة TaCمعدل فقدان الوزن هو صفر تقريبًا، والمظهر غير مدمر، ويمكن إعادة تدويره (عمر يصل إلى 200 ساعة)، ويمكن أن يحسن استدامة وكفاءة هذا التحضير البلوري الفردي.

تين. 2. (أ) رسم تخطيطي لجهاز زراعة السبائك البلورية المفردة من SiC بطريقة PVT
(ب) الأعلىالمغلفة تاكحامل البذور (بما في ذلك بذور SiC)
(ج)حلقة توجيه من الجرافيت مطلية بـ TAC

الجزء/2

MOCVD GaN سخان زراعة الطبقة الفوقية

كما هو مبين في الشكل 3 (أ)، فإن نمو MOCVD GaN عبارة عن تقنية ترسيب بخار كيميائي تستخدم تفاعل التحلل العضوي لتنمية الأغشية الرقيقة عن طريق النمو الفوقي للبخار. إن دقة درجة الحرارة والتوحيد في التجويف يجعل السخان يصبح العنصر الأساسي الأكثر أهمية في معدات MOCVD. ما إذا كان يمكن تسخين الركيزة بسرعة وبشكل موحد لفترة طويلة (تحت التبريد المتكرر)، فإن الاستقرار عند درجة حرارة عالية (مقاومة تآكل الغاز) ونقاء الفيلم سيؤثر بشكل مباشر على جودة ترسب الفيلم، واتساق السمك، وأداء الشريحة.

من أجل تحسين الأداء وكفاءة إعادة التدوير للسخان في نظام نمو MOCVD GaN،مغلفة بـ TACتم تقديم سخان الجرافيت بنجاح. بالمقارنة مع الطبقة الفوقية GaN المزروعة بواسطة السخان التقليدي (باستخدام طلاء pBN)، فإن الطبقة الفوقية GaN المزروعة بواسطة سخان TaC لها نفس البنية البلورية تقريبًا، وتوحيد السماكة، والعيوب الجوهرية، وتعاطي الشوائب والتلوث. بالإضافة إلى ذلك،طلاء تاكلديه مقاومة منخفضة وانبعاثية سطحية منخفضة، مما يمكن أن يحسن كفاءة وتوحيد السخان، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة وفقدان الحرارة. يمكن ضبط مسامية الطلاء من خلال التحكم في معلمات العملية لزيادة تحسين خصائص الإشعاع للسخان وإطالة عمر الخدمة [5]. هذه المزايا تجعلالمغلفة تاكتعتبر سخانات الجرافيت خيارًا ممتازًا لأنظمة نمو MOCVD GaN.

تين. 3. (أ) رسم تخطيطي لجهاز MOCVD للنمو الفوقي GaN
(ب) سخان الجرافيت المقولب المطلي بـ TAC المثبت في إعداد MOCVD، باستثناء القاعدة والقوس (رسم توضيحي يوضح القاعدة والقوس في التسخين)
(ج) سخان الجرافيت المطلي بـ TAC بعد نمو الفوقي بمقدار 17 جالون. [6]

الجزء/3

مُستقبل مغلف للنضوج (حامل الرقاقة)

يعد حامل الرقاقة مكونًا هيكليًا مهمًا لتحضير SiC وAlN وGaN وغيرها من رقائق أشباه الموصلات من الدرجة الثالثة ونمو الرقاقة الفوقي. معظم حاملات الرقاقات مصنوعة من الجرافيت ومغطاة بطبقة من كربيد السيليكون لمقاومة التآكل الناتج عن غازات المعالجة، مع نطاق درجة حرارة فوق محوري يتراوح بين 1100 إلى 1600°C، وتلعب مقاومة التآكل للطلاء الواقي دورًا حاسمًا في حياة حامل الرقاقة. أظهرت النتائج أن معدل تآكل TaC أبطأ بـ 6 مرات من SiC في الأمونيا ذات درجة الحرارة المرتفعة. في الهيدروجين ذو درجة الحرارة المرتفعة، يكون معدل التآكل أبطأ بأكثر من 10 مرات من SiC.

لقد ثبت من خلال التجارب أن الصواني المغطاة بـ TaC تظهر توافقًا جيدًا في عملية الضوء الأزرق GaN MOCVD ولا تقدم شوائب. بعد تعديلات محدودة في العملية، تظهر مصابيح LED المزروعة باستخدام حاملات TaC نفس الأداء والتوحيد مثل حاملات SiC التقليدية. ولذلك، فإن عمر خدمة المنصات المطلية بـ TAC أفضل من الحبر الحجري العاريالمغلفة سيكمنصات الجرافيت.