ອີງ​ໃສ່​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ 8 ນິ້ວ silicon carbide​

Silicon carbide ແມ່ນຫນຶ່ງໃນວັດສະດຸທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການເຮັດອຸປະກອນທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ຄວາມຖີ່ສູງ, ພະລັງງານສູງແລະແຮງດັນສູງ. ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດແລະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ການກະກຽມຂອງ substrates silicon carbide ຂະຫນາດໃຫຍ່ເປັນທິດທາງການພັດທະນາທີ່ສໍາຄັນ. ມຸ່ງ​ໄປ​ເຖິງ​ຄວາມ​ຕ້ອງ​ການ​ຂະ​ບວນ​ການ​ຂອງ​8 ນິ້ວ silicon carbide (SIC) ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ, ກົນໄກການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ silicon carbide vapor ການຂົນສົ່ງທາງກາຍະພາບ (PVT) ວິທີການໄດ້ຖືກວິເຄາະ, ລະບົບຄວາມຮ້ອນ (TaC Guide Ring, TaC Coated Crucible,ແຫວນເຄືອບ TaC, TaC coated Plate, TaC coated three-petal Ring, TaC coated three-petal Crucible, TaC coated Holder, Porous Graphite, Soft Felt, Rigid Felt SiC-coated Crystal Growth Susceptor ແລະອື່ນໆSiC Single Crystal Growth Process Spare Partsແມ່ນສະຫນອງໃຫ້ໂດຍ VeTek Semiconductor), ການຫມຸນ crucible ແລະເຕັກໂນໂລຊີການຄວບຄຸມພາລາມິເຕີຂະບວນການຂອງ silicon carbide ເຕົາດຽວການຈະເລີນເຕີບໂຕໄປເຊຍກັນ, ແລະໄປເຊຍກັນ 8 ນິ້ວໄດ້ຖືກກະກຽມສົບຜົນສໍາເລັດແລະການຂະຫຍາຍຕົວໂດຍຜ່ານການວິເຄາະ simulation ພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນແລະການທົດລອງຂະບວນການ.

0 ບົດແນະນຳ

Silicon carbide (SiC) ແມ່ນຕົວແທນປົກກະຕິຂອງວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມ. ມັນມີຂໍ້ດີດ້ານປະສິດທິພາບເຊັ່ນ: ຄວາມກວ້າງຂອງແບນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ແຕກຫັກສູງ, ແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນທີ່ສູງຂຶ້ນ. ມັນປະຕິບັດໄດ້ດີໃນພື້ນທີ່ອຸນຫະພູມສູງ, ຄວາມກົດດັນສູງແລະຄວາມຖີ່ສູງ, ແລະໄດ້ກາຍເປັນຫນຶ່ງໃນທິດທາງການພັດທະນາຕົ້ນຕໍໃນຂົງເຂດເຕັກໂນໂລຊີວັດສະດຸ semiconductor. ມັນມີລະດັບຄວາມກ້ວາງຂອງຄວາມຕ້ອງການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນຍານພາຫະນະພະລັງງານໃຫມ່, ການຜະລິດໄຟຟ້າ photovoltaic, ການຂົນສົ່ງທາງລົດໄຟ, ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ smart, ການສື່ສານ 5G, ດາວທຽມ, radars ແລະຂົງເຂດອື່ນໆ. ໃນປັດຈຸບັນ, ການຂະຫຍາຍຕົວທາງດ້ານອຸດສາຫະກໍາຂອງໄປເຊຍກັນ silicon carbide ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ການຂົນສົ່ງ vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ (PVT), ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບບັນຫາການສົມທົບພາກສະຫນາມຫຼາຍທາງກາຍະພາບຂອງຫຼາຍໄລຍະ, ຫຼາຍອົງປະກອບ, ຄວາມຮ້ອນຫຼາຍແລະມະຫາຊົນແລະການໂຕ້ຕອບການໄຫຼຄວາມຮ້ອນຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ດັ່ງນັ້ນ, ການອອກແບບຂອງລະບົບການຂະຫຍາຍຕົວ PVT ແມ່ນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກ, ແລະການວັດແທກຕົວກໍານົດການຂະບວນການແລະການຄວບຄຸມໃນລະຫວ່າງການຂະ​ບວນ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ​ມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄວບຄຸມຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານຄຸນນະພາບຂອງໄປເຊຍກັນ silicon carbide ການຂະຫຍາຍຕົວແລະຂະຫນາດໄປເຊຍກັນຂະຫນາດນ້ອຍ, ດັ່ງນັ້ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງອຸປະກອນທີ່ມີ silicon carbide ເປັນ substrate ຍັງສູງ.

ອຸປະກອນການຜະລິດຊິລິໂຄນ carbide ເປັນພື້ນຖານຂອງເຕັກໂນໂລຊີ silicon carbide ແລະການພັດທະນາອຸດສາຫະກໍາ. ລະດັບດ້ານວິຊາການ, ຄວາມສາມາດຂອງຂະບວນການແລະການຄໍ້າປະກັນເອກະລາດຂອງ silicon carbide ເຕົາດຽວການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນເປັນກຸນແຈສໍາລັບການພັດທະນາຂອງວັດສະດຸ silicon carbide ໃນທິດທາງຂອງຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຜົນຜະລິດສູງ, ແລະຍັງເປັນປັດໃຈຕົ້ນຕໍທີ່ຂັບເຄື່ອນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມ. ພັດທະນາໃນທິດທາງຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາແລະຂະຫນາດໃຫຍ່. ໃນປັດຈຸບັນ, ການພັດທະນາອຸປະກອນທີ່ມີແຮງດັນສູງ, ພະລັງງານສູງແລະຄວາມຖີ່ສູງຂອງ silicon carbide ມີຄວາມກ້າວຫນ້າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແຕ່ປະສິດທິພາບການຜະລິດແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການກະກຽມຂອງອຸປະກອນຈະກາຍເປັນປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ຈໍາກັດການພັດທະນາຂອງພວກເຂົາ. ໃນອຸປະກອນ semiconductor ທີ່ມີ silicon carbide ໄປເຊຍກັນດຽວເປັນ substrate, ມູນຄ່າຂອງ substrate ກວມເອົາອັດຕາສ່ວນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດ, ປະມານ 50%. ການພັດທະນາອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ silicon carbide ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງຂະຫນາດໃຫຍ່, ການປັບປຸງຜົນຜະລິດແລະອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ substrates ຊິລິໂຄນ carbide ດຽວ, ແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນຕໍ່ການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ. ເພື່ອເພີ່ມກໍາລັງການຜະລິດແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສະເລ່ຍຂອງອຸປະກອນ silicon carbide, ການຂະຫຍາຍຂະຫນາດຂອງ substrates silicon carbide ແມ່ນຫນຶ່ງໃນວິທີທີ່ສໍາຄັນ. ໃນປັດຈຸບັນ, ຂະຫນາດ substrate silicon carbide ສາກົນຕົ້ນຕໍແມ່ນ 6 ນິ້ວ, ແລະມັນໄດ້ກ້າວຫນ້າຢ່າງໄວວາເຖິງ 8 ນິ້ວ.

ເຕັກໂນໂລຊີຕົ້ນຕໍທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂໃນການພັດທະນາ furnaces ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ silicon carbide 8 ນິ້ວປະກອບມີ: 1) ການອອກແບບໂຄງສ້າງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຂະຫນາດໃຫຍ່ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ gradient ອຸນຫະພູມ radial ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າແລະ gradient ອຸນຫະພູມຕາມລວງຍາວຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ເຫມາະສົມກັບການຂະຫຍາຍຕົວ. ຂອງໄປເຊຍກັນ silicon carbide 8 ນິ້ວ. 2) ການຫມູນວຽນຂອງ crucible ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະ coil lifting ແລະຫຼຸດລົງກົນໄກການເຄື່ອນໄຫວ, ດັ່ງນັ້ນ crucible rotates ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນແລະຍ້າຍພີ່ນ້ອງກັບ coil ຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມສອດຄ່ອງຂອງໄປເຊຍກັນ 8 ນິ້ວແລະສະດວກການຂະຫຍາຍຕົວແລະຄວາມຫນາ. . 3) ການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດຂອງຕົວກໍານົດການຂະບວນການພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂແບບເຄື່ອນໄຫວທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.

1 ກົນໄກການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ PVT

ວິທີການ PVT ແມ່ນການກະກຽມໄປເຊຍກັນ silicon carbide ໂດຍວາງແຫຼ່ງ SiC ຢູ່ລຸ່ມສຸດຂອງ crucible graphite ຫນາແຫນ້ນເປັນຮູບທໍ່ກົມ, ແລະໄປເຊຍກັນແກ່ນ SiC ໄດ້ຖືກວາງຢູ່ໃກ້ກັບຝາ crucible ໄດ້. crucible ແມ່ນ heated ກັບ 2 300 ~ 2 400 ℃ ໂດຍ induction ຄວາມຖີ່ວິທະຍຸຫຼືການຕໍ່ຕ້ານ, ແລະ insulated ໂດຍ graphite ຮູ້ສຶກຫຼື.graphite porous. ສານຕົ້ນຕໍທີ່ຂົນສົ່ງຈາກແຫຼ່ງ SiC ໄປຫາເມັດເມັດແມ່ນໂມເລກຸນ Si, Si2C ແລະ SiC2. ອຸນຫະພູມຢູ່ທີ່ໄປເຊຍກັນຂອງເມັດໄດ້ຖືກຄວບຄຸມໃຫ້ຕ່ໍາກວ່າເລັກນ້ອຍຢູ່ທີ່ micro-powder ຕ່ໍາ, ແລະ gradient ອຸນຫະພູມຕາມແກນແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນ crucible ໄດ້. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1, silicon carbide micro-powder sublimates ໃນອຸນຫະພູມສູງເພື່ອສ້າງເປັນທາດອາຍຜິດປະຕິກິລິຢາຂອງອົງປະກອບຂອງໄລຍະອາຍແກັສທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງສາມາດບັນລຸໄປເຊຍກັນຂອງເມັດທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ໍາພາຍໃຕ້ການຂັບຂອງ gradient ອຸນຫະພູມແລະ crystallize ສຸດມັນເປັນຮູບທໍ່ກົມ. ແຜ່ນຊິລິໂຄນຄາໄບ.

ປະຕິກິລິຍາເຄມີຕົ້ນຕໍຂອງການເຕີບໂຕ PVT ແມ່ນ:

SiC(s)⇌Si(g)+C(s) (1)

2SiC⇌Si2C(g)+C(s) (2)

2SiC⇌SiC2(g)+Si(l,g) (3)

SiC(s)⇌SiC(g) (4)

ຄຸນລັກສະນະຂອງການຂະຫຍາຍຕົວ PVT ຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວແມ່ນ:

1) ມີສອງການໂຕ້ຕອບຂອງອາຍແກັສແຂງ: ອັນຫນຶ່ງແມ່ນການໂຕ້ຕອບຂອງອາຍແກັສ-SiC ຜົງ, ແລະອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນການໂຕ້ຕອບຂອງກ໊າຊ-ໄປເຊຍກັນ.

2) ໄລຍະອາຍແກັສແມ່ນປະກອບດ້ວຍສອງປະເພດຂອງສານ: ຫນຶ່ງແມ່ນໂມເລກຸນ inert ນໍາສະເຫນີເຂົ້າໄປໃນລະບົບ; ອື່ນໆແມ່ນອົງປະກອບໄລຍະອາຍແກັສ SimCn ຜະລິດໂດຍການເນົ່າເປື່ອຍແລະ sublimation ຂອງຜົງ SiC. ອົງປະກອບໄລຍະອາຍແກັສ SimCn ພົວພັນກັບກັນແລະກັນ, ແລະສ່ວນຫນຶ່ງຂອງອັນທີ່ເອີ້ນວ່າອົງປະກອບຂອງອາຍແກັສໄປເຊຍກັນ SimCn ທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການ crystallization ຈະຂະຫຍາຍຕົວເຂົ້າໄປໃນໄປເຊຍກັນ SiC.

3) ໃນຝຸ່ນ silicon carbide ແຂງ, ປະຕິກິລິຍາຂອງໄລຍະແຂງຈະເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງອະນຸພາກທີ່ຍັງບໍ່ໄດ້ sublimated, ລວມທັງບາງອະນຸພາກກອບເປັນຈໍານວນ porous ceramic ໂດຍຜ່ານ sintering, ບາງ particles ກອບເປັນຈໍານວນເມັດພືດທີ່ມີຂະຫນາດອະນຸພາກສະເພາະໃດຫນຶ່ງແລະ morphology crystallographic ຜ່ານຕິກິຣິຍາ crystallization, ແລະບາງ. ອະນຸພາກ silicon carbide ປ່ຽນເປັນອະນຸພາກທີ່ອຸດົມສົມບູນຂອງຄາບອນຫຼືອະນຸພາກກາກບອນເນື່ອງຈາກການ decomposition ທີ່ບໍ່ແມ່ນ stoichiometric ແລະ sublimation.

4) ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ການປ່ຽນແປງສອງໄລຍະຈະເກີດຂຶ້ນ: ອັນຫນຶ່ງແມ່ນວ່າອະນຸພາກຝຸ່ນຊິລິຄອນຄາໄບທີ່ແຂງໄດ້ຖືກປ່ຽນເປັນອົງປະກອບໄລຍະອາຍແກັສ SimCn ໂດຍຜ່ານການເນົ່າເປື່ອຍທີ່ບໍ່ແມ່ນ stoichiometric ແລະ sublimation, ແລະອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນວ່າອົງປະກອບໄລຍະອາຍແກັສ SimCn ໄດ້ຖືກຫັນປ່ຽນ. ເຂົ້າໄປໃນອະນຸພາກ lattice ໂດຍຜ່ານການ crystallization.

2 ການອອກແບບອຸປະກອນດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2, ເຕົາອົບການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊິລິຄອນ carbide ຕົ້ນຕໍປະກອບມີ: ການປະກອບການປົກຫຸ້ມຂອງຊັ້ນເທິງ, ສະພາການປະກອບ, ລະບົບຄວາມຮ້ອນ, ກົນໄກການຫມຸນ crucible, ກົນໄກການຍົກຝາປິດຕ່ໍາ, ແລະລະບົບການຄວບຄຸມໄຟຟ້າ.

2.1 ລະບົບຄວາມຮ້ອນດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3, ລະບົບຄວາມຮ້ອນໄດ້ຮັບຮອງເອົາການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແບບ induction ແລະປະກອບດ້ວຍ coil induction, acrucible graphite, ຊັ້ນ insulation (ຄວາມ​ຮູ້​ສຶກ​ແຂງ​ແຮງ​, ອ່ອນນຸ້ມ), ແລະອື່ນໆ ໃນເວລາທີ່ກະແສໄຟຟ້າສະຫຼັບຄວາມຖີ່ຂະຫນາດກາງຜ່ານທໍ່ induction ຫຼາຍຫັນທີ່ອ້ອມຮອບພາຍນອກຂອງ graphite crucible, ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ induced ຂອງຄວາມຖີ່ດຽວກັນຈະໄດ້ຮັບການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນ graphite crucible, ການສ້າງແຮງໄຟຟ້າ induced. ນັບຕັ້ງແຕ່ວັດສະດຸ crucible graphite ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງມີ conductivity ດີ, ກະແສ induced ແມ່ນຜະລິດຢູ່ໃນກໍາແພງ crucible, ປະກອບເປັນກະແສໄຟຟ້າ. ພາຍ​ໃຕ້​ການ​ປະ​ຕິ​ບັດ​ຂອງ​ກໍາ​ລັງ Lorentz​, ໃນ​ທີ່​ສຸດ​ກະ​ແສ induced ຈະ converge ໃນ​ກໍາ​ແພງ​ນອກ​ຂອງ crucible (i.e., ຜົນ​ກະ​ທົບ​ຜິວ​ຫນັງ​) ແລະ​ຄ່ອຍໆ​ອ່ອນ​ແອ​ລົງ​ຕາມ​ທິດ radial​. ເນື່ອງຈາກທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຂອງກະແສໄຟຟ້າ eddy, ຄວາມຮ້ອນ Joule ແມ່ນຜະລິດຢູ່ໃນກໍາແພງນອກຂອງ crucible, ກາຍເປັນແຫຼ່ງຄວາມຮ້ອນຂອງລະບົບການຂະຫຍາຍຕົວ. ຂະຫນາດແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Joule ຄວາມຮ້ອນໂດຍກົງກໍານົດພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມໃນ crucible ໄດ້, ຊຶ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນໄດ້.

ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4, ທໍ່ induction ແມ່ນສ່ວນສໍາຄັນຂອງລະບົບຄວາມຮ້ອນ. ມັນຮັບຮອງເອົາສອງຊຸດຂອງໂຄງສ້າງ coil ເອກະລາດແລະຖືກຕິດຕັ້ງດ້ວຍກົນໄກການເຄື່ອນໄຫວທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາເທິງແລະຕ່ໍາຕາມລໍາດັບ. ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງການສູນເສຍຄວາມຮ້ອນໄຟຟ້າຂອງລະບົບຄວາມຮ້ອນທັງຫມົດແມ່ນເກີດມາຈາກການ coil, ແລະການບັງຄັບໃຫ້ເຢັນຕ້ອງໄດ້ປະຕິບັດ. ມ້ວນແມ່ນບາດແຜດ້ວຍທໍ່ທອງແດງແລະເຢັນໂດຍນ້ໍາພາຍໃນ. ຊ່ວງຄວາມຖີ່ຂອງກະແສໄຟຟ້າແຮງດັນແມ່ນ 8 ~ 12 kHz. ຄວາມຖີ່ຂອງການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ induction ກໍານົດຄວາມເລິກ penetration ຂອງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າໃນ graphite crucible. ກົນໄກການເຄື່ອນໄຫວຂອງ coil ໃຊ້ກົນໄກຄູ່ screw ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍມໍເຕີ. ທໍ່ induction ຮ່ວມມືກັບການສະຫນອງພະລັງງານ induction ເພື່ອໃຫ້ຄວາມຮ້ອນພາຍໃນ crucible graphite ເພື່ອບັນລຸ sublimation ຂອງຝຸ່ນ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ພະລັງງານແລະຕໍາແຫນ່ງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຂອງສອງຊຸດຂອງລວດແມ່ນຄວບຄຸມເພື່ອເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມຢູ່ໃນເມັດເມັດຕ່ໍາກວ່າທີ່ຕ່ໍາກວ່າຝຸ່ນຈຸນລະພາກ, ກອບເປັນຈໍານວນ gradient ອຸນຫະພູມຕາມແກນລະຫວ່າງໄປເຊຍກັນແກ່ນແລະຝຸ່ນໃນ. crucible, ແລະກອບເປັນຈໍານວນ gradient ອຸນຫະພູມ radial ສົມເຫດສົມຜົນຢູ່ທີ່ໄປເຊຍກັນ silicon carbide.

2.2 ກົນໄກການຫມຸນຂອງ Crucible ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຂະຫນາດໃຫຍ່ຊິລິຄອນ carbide ໄປເຊຍກັນດຽວ, crucible ໃນສະພາບແວດລ້ອມສູນຍາກາດຂອງຢູ່ຕາມໂກນແມ່ນເກັບຮັກສາໄວ້ rotating ຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການ, ແລະພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ gradient ແລະລັດຄວາມກົດດັນຕ່ໍາໃນຢູ່ຕາມໂກນຕ້ອງໄດ້ຮັບການເກັບຮັກສາໄວ້ຫມັ້ນຄົງ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5, ຄູ່ເກຍທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍມໍເຕີຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອບັນລຸການຫມຸນທີ່ຫມັ້ນຄົງຂອງ crucible. ໂຄງປະກອບການຜະນຶກຂອງນ້ໍາແມ່ເຫຼັກຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອບັນລຸການປະທັບຕາແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງ shaft rotating ໄດ້. ການປະທັບຕາຂອງນ້ໍາແມ່ເຫຼັກນໍາໃຊ້ວົງຈອນພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ rotating ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນລະຫວ່າງແມ່ເຫຼັກ, ເກີບ pole ແມ່ເຫຼັກແລະແຂນແມ່ເຫຼັກເພື່ອດູດຊຶມຂອງແຫຼວແມ່ເຫຼັກຢ່າງແຫນ້ນຫນາລະຫວ່າງປາຍເກີບ pole ແລະແຂນອອກເປັນວົງຂອງນ້ໍາ O-ring, ສະກັດຢ່າງສົມບູນ. ຊ່ອງຫວ່າງເພື່ອບັນລຸຈຸດປະສົງຂອງການຜະນຶກ. ເມື່ອການເຄື່ອນໄຫວຫມູນວຽນຖືກສົ່ງຈາກບັນຍາກາດໄປສູ່ຫ້ອງສູນຍາກາດ, ອຸປະກອນປິດປະທັບຕາແບບເຄື່ອນໄຫວ O-ring ຂອງແຫຼວຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເອົາຊະນະຂໍ້ເສຍຂອງການສວມໃສ່ງ່າຍແລະຊີວິດຕ່ໍາໃນການຜະນຶກແຂງ, ແລະນ້ໍາແມ່ເຫຼັກຂອງແຫຼວສາມາດຕື່ມຂໍ້ມູນໃສ່ພື້ນທີ່ປິດແຫນ້ນທັງຫມົດ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຂັດຂວາງທຸກຊ່ອງທາງທີ່ສາມາດຮົ່ວໄຫຼທາງອາກາດ, ແລະບັນລຸການຮົ່ວໄຫຼຂອງສູນໃນສອງຂະບວນການຂອງການເຄື່ອນໄຫວ crucible ແລະການຢຸດເຊົາ. ນ້ໍາສະນະແມ່ເຫຼັກແລະ crucible ສະຫນັບສະຫນູນຮັບຮອງເອົາໂຄງປະກອບການນ້ໍາເຢັນເພື່ອຮັບປະກັນການນໍາໃຊ້ອຸນຫະພູມສູງຂອງນ້ໍາແມ່ເຫຼັກແລະ crucible ສະຫນັບສະຫນູນແລະບັນລຸຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງລັດພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ.

2.3 ກົນໄກການຍົກຝາລຸ່ມ

ກົນໄກການຍົກຝາປິດຕ່ໍາປະກອບດ້ວຍມໍເຕີຂັບ, ສະກູບານ, ຄູ່ມືເສັ້ນ, ວົງເລັບຍົກ, ການປົກຫຸ້ມຂອງ furnace ແລະວົງເລັບການປົກຫຸ້ມຂອງ furnace. ມໍເຕີຂັບວົງເລັບຝາປິດ furnace ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຄູ່ຄູ່ມືສະກູໂດຍຜ່ານຕົວຫຼຸດຜ່ອນເພື່ອຮັບຮູ້ການເຄື່ອນໄຫວຂຶ້ນແລະລົງຂອງຝາປິດຕ່ໍາ.

ກົນໄກການຍົກຜ້າຄຸມຕ່ໍາສ້າງຄວາມສະດວກໃນການຈັດວາງແລະການໂຍກຍ້າຍຂອງ crucibles ຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະສໍາຄັນກວ່ານັ້ນ, ຮັບປະກັນຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງການຜະນຶກຂອງຝາປິດ furnace ຕ່ໍາ. ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການທັງຫມົດ, ສະພາການມີໄລຍະການປ່ຽນແປງຄວາມກົດດັນເຊັ່ນ: ສູນຍາກາດ, ຄວາມກົດດັນສູງ, ແລະຄວາມກົດດັນຕ່ໍາ. ສະພາບຂອງການບີບອັດແລະການປະທັບຕາຂອງຜ້າຄຸມຕ່ໍາມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງຂະບວນການ. ເມື່ອປະທັບຕາລົ້ມເຫລວພາຍໃຕ້ອຸນຫະພູມສູງ, ຂະບວນການທັງຫມົດຈະຖືກຂູດ. ໂດຍຜ່ານອຸປະກອນຄວບຄຸມແລະຈໍາກັດ motor servo, ຄວາມແຫນ້ນຫນາຂອງການປະກອບການປົກຫຸ້ມຂອງຕ່ໍາແລະສະພາການໄດ້ຖືກຄວບຄຸມເພື່ອບັນລຸລັດທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງການບີບອັດແລະການປະທັບຕາຂອງວົງການປະທັບຕາຫ້ອງ furnace ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມກົດດັນຂະບວນການ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 6. .

2.4 ລະບົບການຄວບຄຸມໄຟຟ້າໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ silicon carbide, ລະບົບການຄວບຄຸມໄຟຟ້າຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງຄວບຄຸມຕົວກໍານົດການຂະບວນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຕົ້ນຕໍລວມທັງຄວາມສູງຂອງຕໍາແຫນ່ງ coil, ອັດຕາການຫມຸນ crucible, ພະລັງງານຄວາມຮ້ອນແລະອຸນຫະພູມ, ການໄຫຼຂອງອາຍແກັສພິເສດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະການເປີດຂອງ. ປ່ຽງສັດສ່ວນ.

ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 7, ລະບົບການຄວບຄຸມໃຊ້ຕົວຄວບຄຸມ programmable ເປັນເຄື່ອງແມ່ຂ່າຍ, ເຊິ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບ servo driver ຜ່ານລົດເມເພື່ອຮັບຮູ້ການຄວບຄຸມການເຄື່ອນໄຫວຂອງ coil ແລະ crucible; ມັນເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕົວຄວບຄຸມອຸນຫະພູມແລະຕົວຄວບຄຸມການໄຫຼຜ່ານ MobusRTU ມາດຕະຖານເພື່ອຮັບຮູ້ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ, ຄວາມກົດດັນແລະການໄຫຼຂອງອາຍແກັສຂະບວນການພິເສດໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງ. ມັນສ້າງການສື່ສານກັບຊອບແວການຕັ້ງຄ່າໂດຍຜ່ານອີເທີເນັດ, ແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນລະບົບໃນເວລາຈິງ, ແລະສະແດງຂໍ້ມູນພາລາມິເຕີຂະບວນການຕ່າງໆໃນຄອມພິວເຕີໂຮດ. ຜູ້ປະຕິບັດງານ, ບຸກຄະລາກອນຂະບວນການແລະຜູ້ຈັດການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນກັບລະບົບການຄວບຄຸມໂດຍຜ່ານການໂຕ້ຕອບຂອງມະນຸດ-ເຄື່ອງຈັກ.

ລະບົບການຄວບຄຸມປະຕິບັດການເກັບກໍາຂໍ້ມູນພາກສະຫນາມທັງຫມົດ, ການວິເຄາະສະຖານະການປະຕິບັດງານຂອງ actuators ທັງຫມົດແລະການພົວພັນຢ່າງມີເຫດຜົນລະຫວ່າງກົນໄກ. ຕົວຄວບຄຸມ programmable ໄດ້ຮັບຄໍາແນະນໍາຂອງຄອມພິວເຕີໂຮດແລະສໍາເລັດການຄວບຄຸມຂອງແຕ່ລະ actuator ຂອງລະບົບ. ຍຸດທະສາດການປະຕິບັດແລະຄວາມປອດໄພຂອງເມນູຂະບວນການອັດຕະໂນມັດແມ່ນຖືກປະຕິບັດທັງຫມົດໂດຍຕົວຄວບຄຸມໂຄງການ. ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຕົວຄວບຄຸມ programmable ຮັບປະກັນຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຄວາມປອດໄພຂອງການດໍາເນີນງານເມນູຂະບວນການ.

ການຕັ້ງຄ່າເທິງຮັກສາການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນກັບຕົວຄວບຄຸມໂຄງການໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງແລະສະແດງຂໍ້ມູນພາກສະຫນາມ. ມັນມີອຸປະກອນທີ່ມີການໂຕ້ຕອບການດໍາເນີນງານເຊັ່ນ: ການຄວບຄຸມຄວາມຮ້ອນ, ການຄວບຄຸມຄວາມກົດດັນ, ການຄວບຄຸມວົງຈອນອາຍແກັສແລະການຄວບຄຸມມໍເຕີ, ແລະຄ່າການຕັ້ງຄ່າຂອງຕົວກໍານົດການຕ່າງໆສາມາດຖືກດັດແປງໃນການໂຕ້ຕອບ. ການຕິດຕາມຕົວກໍານົດການປຸກໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງ, ສະຫນອງຫນ້າຈໍປຸກຫນ້າຈໍ, ບັນທຶກເວລາແລະຂໍ້ມູນລາຍລະອຽດຂອງການປະກົດຕົວປຸກແລະການຟື້ນຕົວ. ການບັນທຶກໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງຂອງຂໍ້ມູນຂະບວນການທັງຫມົດ, ເນື້ອໃນການດໍາເນີນງານຫນ້າຈໍແລະເວລາປະຕິບັດງານ. ການຄວບຄຸມ fusion ຂອງຕົວກໍານົດການຂະບວນການຕ່າງໆແມ່ນຮັບຮູ້ໂດຍຜ່ານລະຫັດທີ່ຕິດພັນພາຍໃນຕົວຄວບຄຸມໂຄງການ, ແລະສາມາດປະຕິບັດໄດ້ສູງສຸດ 100 ຂັ້ນຕອນຂອງຂະບວນການ. ແຕ່ລະຂັ້ນຕອນປະກອບມີຫຼາຍກວ່າອາຍແກັສຕົວກໍານົດການຂະບວນການເຊັ່ນ: ເວລາປະຕິບັດງານ, ພະລັງງານເປົ້າຫມາຍ, ຄວາມກົດດັນເປົ້າຫມາຍ, ການໄຫຼ argon, ການໄຫຼຂອງໄນໂຕຣເຈນ, ການໄຫຼຂອງໄຮໂດເຈນ, ຕໍາແຫນ່ງ crucible ແລະອັດຕາ crucible.

3 ການວິເຄາະການຈໍາລອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ

ຮູບແບບການວິເຄາະການຈໍາລອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ຮູບທີ່ 8 ແມ່ນແຜນທີ່ເມຄອຸນຫະພູມຢູ່ໃນຫ້ອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ crucible. ເພື່ອຮັບປະກັນລະດັບອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ 4H-SiC ໄປເຊຍກັນດຽວ, ອຸນຫະພູມສູນກາງຂອງໄປເຊຍກັນແກ່ນໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ເປັນ 2200 ℃, ແລະອຸນຫະພູມແຂບແມ່ນ 2205.4 ℃. ໃນ​ເວ​ລາ​ນີ້​, ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ສູນ​ກາງ​ຂອງ​ເທິງ crucible ແມ່ນ 2167.5 ℃​, ແລະ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ທີ່​ສູງ​ທີ່​ສຸດ​ຂອງ​ພື້ນ​ທີ່​ຝຸ່ນ (ຂ້າງ​ລຸ່ມ​)​ແມ່ນ 2274.4 ℃​, ກອບ​ເປັນ​ຈໍາ​ນວນ gradient ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ຕາມ​ແກນ​.

ການແຜ່ກະຈາຍ radial gradient ຂອງໄປເຊຍກັນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 9. ການ gradient ອຸນຫະພູມຂ້າງຕ່ໍາຂອງຫນ້າດິນໄປເຊຍກັນໄດ້ປະສິດທິພາບສາມາດປັບປຸງຮູບຮ່າງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນໄດ້. ຄວາມ​ແຕກ​ຕ່າງ​ກັນ​ຂອງ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ໃນ​ເບື້ອງ​ຕົ້ນ​ການ​ຄິດ​ໄລ່​ໃນ​ປັດ​ຈຸ​ບັນ​ແມ່ນ 5.4 ℃​, ແລະ​ຮູບ​ຮ່າງ​ໂດຍ​ລວມ​ແມ່ນ​ເກືອບ​ແປ​ແລະ convex ເລັກ​ນ້ອຍ​, ຊຶ່ງ​ສາ​ມາດ​ຕອບ​ສະ​ຫນອງ​ຄວາມ​ຖືກ​ຕ້ອງ​ຂອງ​ການ​ຄວບ​ຄຸມ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ radial ແລະ​ຄວາມ​ເປັນ​ເອ​ກະ​ພາບ​ຂອງ​ຫນ້າ​ດິນ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ​ເມັດ​.

ເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມລະຫວ່າງພື້ນຜິວວັດຖຸດິບ ແລະ ດ້ານໄປເຊຍກັນຂອງແກ່ນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 10. ອຸນຫະພູມສູນກາງຂອງພື້ນຜິວວັດສະດຸແມ່ນ 2210 ℃, ແລະ gradient ອຸນຫະພູມຕາມລວງຍາວຂອງ 1 ℃ / ຊຕມແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນລະຫວ່າງຫນ້າດິນແລະແກ່ນ. ດ້ານໄປເຊຍກັນ, ເຊິ່ງຢູ່ໃນຂອບເຂດທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ.

ອັດຕາການເຕີບໂຕທີ່ຄາດຄະເນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 11. ອັດຕາການເຕີບໂຕໄວເກີນໄປສາມາດເພີ່ມຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງເຊັ່ນ polymorphism ແລະ dislocation. ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຄາດຄະເນໃນປະຈຸບັນແມ່ນຢູ່ໃກ້ກັບ 0.1 ມມ / ຊົ່ວໂມງ, ເຊິ່ງຢູ່ໃນຂອບເຂດທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ.

ໂດຍຜ່ານການວິເຄາະແລະການຄິດໄລ່ການຈໍາລອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ, ມັນພົບເຫັນວ່າອຸນຫະພູມສູນກາງແລະອຸນຫະພູມຂອບຂອງໄປເຊຍກັນຂອງເມັດໄດ້ຕອບສະຫນອງອຸນຫະພູມ radial gradient ຂອງໄປເຊຍກັນຂອງ 8 ນິ້ວ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ເທິງແລະລຸ່ມຂອງ crucible ປະກອບເປັນ gradient ອຸນຫະພູມຕາມແກນທີ່ເຫມາະສົມກັບຄວາມຍາວແລະຄວາມຫນາຂອງໄປເຊຍກັນໄດ້. ວິທີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃນປະຈຸບັນຂອງລະບົບການຂະຫຍາຍຕົວສາມາດຕອບສະຫນອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ 8 ນິ້ວດຽວ.

4 ການ​ທົດ​ສອບ​ການ​ທົດ​ສອບ​

ການນໍາໃຊ້ນີ້silicon carbide furnace ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ, ອີງຕາມການ gradient ອຸນຫະພູມຂອງ simulation ພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ, ໂດຍການປັບຕົວກໍານົດການເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມເທິງ crucible, ຄວາມກົດດັນຢູ່ຕາມໂກນ, ຄວາມໄວການຫມຸນຂອງ crucible, ແລະຕໍາແຫນ່ງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຂອງທໍ່ເທິງແລະຕ່ໍາ, ການທົດສອບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ silicon carbide ໄດ້ດໍາເນີນ. , ແລະໄດ້ໄປເຊຍກັນ silicon carbide ຂະຫນາດ 8 ນິ້ວ (ດັ່ງທີ່ສະແດງໃນຮູບ 12).

5 ສະຫຼຸບ

ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ 8-ນິ້ວ silicon carbide ໄປເຊຍກັນ, ເຊັ່ນ: ພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ gradient, ກົນໄກການເຄື່ອນໄຫວ crucible, ແລະການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດຂອງຕົວກໍານົດການຂະບວນການ, ໄດ້ຖືກສຶກສາ. ພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນໃນຫ້ອງການຂະຫຍາຍຕົວ crucible ໄດ້ຖືກຈໍາລອງແລະການວິເຄາະເພື່ອໃຫ້ໄດ້ gradient ອຸນຫະພູມທີ່ເຫມາະສົມ. ຫຼັງຈາກການທົດສອບ, ວິທີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ induction double-coil ສາມາດຕອບສະຫນອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຂະຫນາດໃຫຍ່ໄປເຊຍກັນ silicon carbide. ການຄົ້ນຄວ້າແລະການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຊີນີ້ສະຫນອງເຕັກໂນໂລຊີອຸປະກອນສໍາລັບການໄດ້ຮັບໄປເຊຍກັນ carbide 8 ນິ້ວ, ແລະສະຫນອງພື້ນຖານອຸປະກອນສໍາລັບການຫັນປ່ຽນຂອງອຸດສາຫະກໍາ silicon carbide ຈາກ 6 ນິ້ວເປັນ 8 ນິ້ວ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງວັດສະດຸ silicon carbide ແລະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.