‌Optimización de defectos y pureza en cristales de SiC por recubrimiento TAC

1. La densidad del defecto ha disminuido significativamente

ElRecubrimiento TACEl fenómeno de encapsulación de carbono elimina casi por completo al aislar el contacto directo entre el crisol de grafito y la masa fundida SIC, reduciendo significativamente la densidad de defectos de los microtubos. Los datos experimentales muestran que la densidad de los defectos de microtubos causados ​​por el recubrimiento de carbono en los cristales cultivados en crisoles recubiertos de TAC se reduce en más del 90% en comparación con los crisoles de grafito tradicionales. La superficie del cristal es uniformemente convexa, y no hay una estructura policristalina en el borde, mientras que los crisoles de grafito ordinarios a menudo tienen la policristalización y la depresión cristalina y otros defectos.

2. Inhibición de impureza y mejora de la pureza

El material TAC tiene una excelente inercia química a los vapores SI, C y N y puede evitar efectivamente impurezas como el nitrógeno en el grafito que se difunde en el cristal. Las pruebas de GDMS y Hall muestran que la concentración de nitrógeno en el cristal ha disminuido en más del 50%, y la resistividad ha aumentado a 2-3 veces la del método tradicional. Aunque se incorporó una cantidad traza de elemento TA (proporción atómica <0.1%), el contenido general de impureza total se redujo en más del 70%, mejorando significativamente las propiedades eléctricas del cristal.

3. Morfología de cristal y uniformidad de crecimiento

El recubrimiento de TAC regula el gradiente de temperatura en la interfaz de crecimiento del cristal, lo que permite que el lingote de cristal crezca en una superficie curva convexa y homogeneizar la tasa de crecimiento del borde, evitando así el fenómeno de la policristalización causada por la sobrecarga de bordes en los cruones de grafito tradicionales. La medición real muestra que la desviación del diámetro de la lingote de cristal cultivado en el crisol recubierto de TAC es ≤2%, y la planitud de la superficie del cristal (RMS) mejora en un 40%.

El mecanismo de regulación del recubrimiento de TAC en el campo térmico y las características de transferencia de calor

Comparación de rendimiento del recubrimiento de TAC con otros materiales de crisol

‌ Tipo de material‌	‌ Resistencia a la temperatura‌	‌ inercia química‌	‌ Fuerza mecánica‌	‌ Densidad de defectos cristalos	‌ Escenarios de aplicación típica
‌Tac grafito recubierto	≥2600 ° C	Sin reacción con SI/C Vapor	Dureza de Mohs 9-10, fuerte resistencia al choque térmico	<1 cm⁻² (micropipes)	Crecimiento de un solo cristal de una alta pureza 4H/6H-SIC
‌Bare Graphite	≤2200 ° C	Corodiado por SI Vapor Liberando C	Baja fuerza, propensa a agrietarse	10-50 cm⁻²	Sustratos sic rentables para dispositivos de energía
‌Sic recubierto de grafito	≤1600 ° C	Reacciona con Si formando SiC₂ a altas temperaturas	Alta dureza pero quebradiza	5-10 cm⁻²	Materiales de embalaje para semiconductores de temperatura media
‌Bn Crisol	<2000k	Liberaciones de impurezas n/b	Mala resistencia a la corrosión	8-15 cm⁻²	Sustratos epitaxiales para semiconductores compuestos

El recubrimiento TAC ha logrado una mejora integral en la calidad de los cristales de SiC a través de un triple mecanismo de barrera química, optimización del campo térmico y regulación de la interfaz

• La densidad de microtubos de control de defectos es inferior a 1 cm⁻², y el recubrimiento de carbono se elimina por completo
• Mejora de la pureza: concentración de nitrógeno <1 × 10¹⁷ cm⁻³, resistividad> 10⁴ Ω · cm;
• La mejora de la uniformidad del campo térmico en la eficiencia del crecimiento reduce el consumo de energía en un 4% y extiende la vida crisada en 2 a 3 veces.