ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ကြွေထည်များနှင့် ဆီမီကွန်ဒတ်တာ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်- ကွဲပြားသောကံကြမ္မာနှစ်ခုဖြင့် တူညီသောပစ္စည်း

1. ကုန်ကြမ်းပစ္စည်းများအတွက် မတူညီသော သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှု လိုအပ်ချက်များ

 

ကြွေအဆင့် SiC သည် ၎င်း၏ အမှုန့်ကုန်ကြမ်းအတွက် သန့်စင်မှုလိုအပ်ချက်များကို နှိုင်းယှဉ်လျှင် လျော့ရဲစွာ ဖြည့်ဆည်းပေးပါသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့် ၉၀% မှ ၉၈% အထိ သန့်စင်မှုရှိသော စီးပွားဖြစ်အဆင့် ထုတ်ကုန်များသည် အသုံးချမှု လိုအပ်ချက်အများစုကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်သော်လည်း၊ မြင့်မားသော စွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ ကြွေထည်များသည် ၉၈% မှ ၉၉.၅% အထိ သန့်စင်မှု လိုအပ်နိုင်သည် (ဥပမာ၊ ဓာတ်ပြုမှုဖြင့် ချည်နှောင်ထားသော SiC သည် ထိန်းချုပ်ထားသော လွတ်လပ်သော ဆီလီကွန် ပါဝင်မှု လိုအပ်သည်)။ ၎င်းသည် အချို့သော မသန့်စင်မှုများကို သည်းခံနိုင်ပြီး တစ်ခါတစ်ရံတွင် အလူမီနီယမ်အောက်ဆိုဒ် (Al₂O₃) သို့မဟုတ် yttrium အောက်ဆိုဒ် (Y₂O₃) ကဲ့သို့သော sintering အထောက်အကူပြုပစ္စည်းများကို ရည်ရွယ်ချက်ရှိရှိ ထည့်သွင်းထားပြီး sintering စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်၊ sintering အပူချိန်ကို လျှော့ချရန်နှင့် နောက်ဆုံးထုတ်ကုန်သိပ်သည်းဆကို မြှင့်တင်ရန်ဖြစ်သည်။

 

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC သည် ပြီးပြည့်စုံလုနီးပါး သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုအဆင့်ကို လိုအပ်သည်။ အောက်ခံအဆင့် single crystal SiC သည် ≥99.9999% (6N) သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှု လိုအပ်ပြီး အချို့သော high-end application များသည် 7N (99.99999%) သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှု လိုအပ်ပါသည်။ Epitaxial အလွှာများသည် မသန့်စင်မှုပါဝင်မှုကို 10¹⁶ အက်တမ်/cm³ အောက်တွင် ထိန်းသိမ်းထားရမည် (အထူးသဖြင့် B၊ Al နှင့် V ကဲ့သို့သော နက်ရှိုင်းသော မသန့်စင်မှုများကို ရှောင်ရှားခြင်း)။ သံ (Fe)၊ အလူမီနီယမ် (Al) သို့မဟုတ် ဘိုရွန် (B) ကဲ့သို့သော မသန့်စင်မှုများပင် carrier scattering ကို ဖြစ်စေခြင်း၊ breakdown field strength ကို လျော့ကျစေခြင်းနှင့် နောက်ဆုံးတွင် device စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ထိခိုက်စေခြင်းဖြင့် လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကို ပြင်းထန်စွာ ထိခိုက်စေနိုင်ပြီး မသန့်စင်မှုထိန်းချုပ်မှုကို တင်းကျပ်စွာ လိုအပ်စေပါသည်။

 

ဆီလီကွန်ကာဗိုက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း

 

2. ထူးခြားသော ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံနှင့် အရည်အသွေး

 

ကြွေအဆင့် SiC သည် အဓိကအားဖြင့် polycrystalline အမှုန့် သို့မဟုတ် ကျပန်းတိမ်းညွတ်နေသော SiC မိုက်ခရိုပုံဆောင်ခဲများစွာဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော sintered bodies အဖြစ်တည်ရှိသည်။ ပစ္စည်းတွင် သီးခြား polytype များကို တင်းကျပ်စွာထိန်းချုပ်မှုမရှိဘဲ polytype အများအပြား (ဥပမာ α-SiC၊ β-SiC) ပါဝင်နိုင်ပြီး ပစ္စည်း၏ ಒಟ್ಟಾರೆသိပ်သည်းဆနှင့် တစ်ပြေးညီဖြစ်မှုကို အလေးပေးထားသည်။ ၎င်း၏အတွင်းပိုင်းဖွဲ့စည်းပုံတွင် များပြားလှသော အမှုန်အမွှားနယ်နိမိတ်များနှင့် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့်သာမြင်နိုင်သော အပေါက်များပါရှိပြီး sintering အထောက်အကူပြုပစ္စည်းများ (ဥပမာ Al₂O₃၊ Y₂O₃) ပါဝင်နိုင်သည်။

 

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC သည် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာများ သို့မဟုတ် အစီအစဉ်တကျ စီစဉ်ထားသော ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံများပါရှိသော epitaxial အလွှာများဖြစ်ရမည်။ ၎င်းသည် တိကျသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုနည်းပညာများ (ဥပမာ- 4H-SiC၊ 6H-SiC) မှတစ်ဆင့် ရရှိသော သီးခြား polytype များ လိုအပ်သည်။ အီလက်ထရွန် ရွေ့လျားနိုင်မှုနှင့် bandgap ကဲ့သို့သော လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများသည် polytype ရွေးချယ်မှုအတွက် အလွန်ထိခိုက်လွယ်သောကြောင့် တင်းကျပ်သောထိန်းချုပ်မှု လိုအပ်ပါသည်။ လက်ရှိတွင် 4H-SiC သည် မြင့်မားသော carrier mobility နှင့် breakdown field strength အပါအဝင် ၎င်း၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သော လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် ဈေးကွက်ကို လွှမ်းမိုးထားပြီး power device များအတွက် သင့်တော်စေသည်။

 

3. လုပ်ငန်းစဉ်ရှုပ်ထွေးမှုနှိုင်းယှဉ်ချက်

 

ကြွေအဆင့် SiC သည် “အုတ်ပြုလုပ်ခြင်းနှင့် ဆင်တူသည့်” ရိုးရှင်းသော ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ (အမှုန့်ပြင်ဆင်မှု → ပုံသွင်းခြင်း → sintering) ကို အသုံးပြုသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်တွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

 

• စီးပွားဖြစ်အဆင့် SiC အမှုန့် (ပုံမှန်အားဖြင့် မိုက်ခရွန်အရွယ်အစား) ကို ချည်နှောင်ပစ္စည်းများနှင့် ရောစပ်ခြင်း
• ဖိခြင်းဖြင့် ဖွဲ့စည်းခြင်း
• အမှုန်ပျံ့နှံ့မှုမှတစ်ဆင့် သိပ်သည်းဆရရှိရန် အပူချိန်မြင့် sintering (1600-2200°C)
  အသုံးချမှုအများစုကို သိပ်သည်းဆ ၉၀% ကျော်ဖြင့် ကျေနပ်နိုင်ပါသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုလုံးသည် တိကျသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုထိန်းချုပ်မှု မလိုအပ်ဘဲ ဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်းတို့ကို အာရုံစိုက်ပါသည်။ အားသာချက်များတွင် ရှုပ်ထွေးသောပုံသဏ္ဍာန်များအတွက် လုပ်ငန်းစဉ်ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိခြင်း ပါဝင်ပြီး သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုလိုအပ်ချက်များ နည်းပါးပါသည်။

 

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC တွင် များစွာပိုမိုရှုပ်ထွေးသော လုပ်ငန်းစဉ်များ (မြင့်မားသောသန့်စင်မှုအမှုန့်ပြင်ဆင်မှု → single-crystal substrate growth → epitaxial wafer deposition → device fabrication) ပါဝင်သည်။ အဓိကအဆင့်များတွင် အောက်ပါတို့ပါဝင်သည်-

 

• အဓိကအားဖြင့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ အငွေ့သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး (PVT) နည်းလမ်းမှတစ်ဆင့် အလွှာပြင်ဆင်ခြင်း
• အလွန်အမင်းအခြေအနေများ (၂၂၀၀-၂၄၀၀°C၊ မြင့်မားသောလေဟာနယ်) တွင် SiC အမှုန့်ကို sublimation လုပ်ခြင်း
• အပူချိန် gradient များ (±1°C) နှင့် ဖိအား parameter များကို တိကျစွာ ထိန်းချုပ်နိုင်ခြင်း
• ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်း (CVD) မှတစ်ဆင့် Epitaxial အလွှာကြီးထွားမှုသည် ညီညာထူထဲပြီး ရောနှောထားသော အလွှာများ (ပုံမှန်အားဖြင့် မိုက်ခရွန်များစွာမှ ဆယ်ဂဏန်းအထိ) ကို ဖန်တီးပေးသည်။
  လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုလုံးသည် ညစ်ညမ်းမှုကို ကာကွယ်ရန်အတွက် အလွန်သန့်ရှင်းသောပတ်ဝန်းကျင်များ (ဥပမာ၊ Class 10 cleanrooms) လိုအပ်သည်။ ဝိသေသလက္ခဏာများတွင် ကုန်ကြမ်းသန့်စင်မှု (>99.9999%) နှင့် ပစ္စည်းကိရိယာများ ရှုပ်ထွေးမှု နှစ်မျိုးလုံးအတွက် တင်းကျပ်သော လိုအပ်ချက်များနှင့်အတူ အပူစက်ကွင်းများနှင့် ဓာတ်ငွေ့စီးဆင်းမှုနှုန်းကို ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်သည့် အလွန်အမင်း တိကျမှု ပါဝင်သည်။

 

4. သိသာထင်ရှားသော ကုန်ကျစရိတ်ကွာခြားချက်များနှင့် ဈေးကွက်ဦးတည်ချက်များ

 

ကြွေအဆင့် SiC ၏ အင်္ဂါရပ်များ-

• ကုန်ကြမ်းပစ္စည်း- စီးပွားဖြစ်အဆင့် အမှုန့်
• နှိုင်းယှဉ်ရလွယ်ကူသော လုပ်ငန်းစဉ်များ
• ဈေးနှုန်းသက်သာခြင်း- တစ်တန်လျှင် ယွမ်ထောင်ပေါင်းများစွာမှ သောင်းနှင့်ချီ၍
• ကျယ်ပြန့်သော အသုံးချမှုများ- ပွန်းစားပစ္စည်းများ၊ အပူဒဏ်ခံနိုင်ရည်ရှိသော ပစ္စည်းများ နှင့် အခြားကုန်ကျစရိတ် မြင့်မားသော စက်မှုလုပ်ငန်းများ

 

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC ၏ အင်္ဂါရပ်များ-

• ရှည်လျားသော အောက်ခံအလွှာ ကြီးထွားမှု ዑደብများ
• ချို့ယွင်းချက်ထိန်းချုပ်မှုခက်ခဲခြင်း
• အထွက်နှုန်းနိမ့်ကျခြင်း
• မြင့်မားသောကုန်ကျစရိတ်- ၆ လက်မအလွှာတစ်ခုလျှင် အမေရိကန်ဒေါ်လာထောင်ပေါင်းများစွာ
• အာရုံစိုက်ထားသော ဈေးကွက်များ- ပါဝါကိရိယာများနှင့် RF အစိတ်အပိုင်းများကဲ့သို့သော စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများ
  စွမ်းအင်သစ်ယာဉ်များနှင့် 5G ဆက်သွယ်ရေးများ အလျင်အမြန် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာခြင်းနှင့်အတူ ဈေးကွက်ဝယ်လိုအားသည် အဆမတန် တိုးပွားလာနေပါသည်။

 

5. ကွဲပြားသော အသုံးချမှု အခြေအနေများ

 

ကြွေအဆင့် SiC သည် အဓိကအားဖြင့် ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အသုံးချမှုများအတွက် "စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး အစိတ်အပိုင်း" အဖြစ် ဆောင်ရွက်ပါသည်။ ၎င်း၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ (မြင့်မားသော မာကျောမှု၊ ပွတ်တိုက်မှုဒဏ်ခံနိုင်မှု) နှင့် အပူဂုဏ်သတ္တိများ (မြင့်မားသော အပူချိန်ခံနိုင်ရည်၊ အောက်ဆီဒေးရှင်းဒဏ်ခံနိုင်မှု) ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ၎င်းသည် အောက်ပါတို့တွင် ထူးချွန်သည်-

 

• ပွတ်တိုက်ပစ္စည်းများ (ကြိတ်ဘီးများ၊ သဲစက္ကူ)
• မီးခံမီးဖိုများ (အပူချိန်မြင့် မီးဖိုအတွင်းခံများ)
• ယိုယွင်းပျက်စီးမှု/ချေးခံနိုင်ရည်ရှိသော အစိတ်အပိုင်းများ (စုပ်စက်ကိုယ်ထည်များ၊ ပိုက်အတွင်းခံများ)

 

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ကြွေထည်ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာအစိတ်အပိုင်းများ

 

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC သည် ၎င်း၏ ကျယ်ပြန့်သော bandgap တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများကို အသုံးပြု၍ “အီလက်ထရွန်းနစ်ထိပ်တန်း” အဖြစ် စွမ်းဆောင်ရည်ပြသည်။ အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် ထူးခြားသော အားသာချက်များကို ပြသသည်။

 

• ပါဝါကိရိယာများ- EV အင်ဗာတာများ၊ grid converters (ပါဝါပြောင်းလဲခြင်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးသည်)
• RF ကိရိယာများ- 5G အခြေစိုက်စခန်းများ၊ ရေဒါစနစ်များ (ပိုမိုမြင့်မားသော လည်ပတ်မှုကြိမ်နှုန်းများကို ဖွင့်ပေးသည်)
• Optoelectronics: အပြာရောင် LED မီးများအတွက် အောက်ခံပစ္စည်း

 

၂၀၀ မီလီမီတာ SiC epitaxial wafer

 

အတိုင်းအတာ	ကြွေအဆင့် SiC	တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC
ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံ	ပိုလီခရစ္စတယ်လင်း၊ မျိုးစုံပိုလီတိုက်များ	တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ၊ တင်းကျပ်စွာ ရွေးချယ်ထားသော polytype များ
လုပ်ငန်းစဉ် အာရုံစိုက်မှု	သိပ်သည်းဆနှင့် ပုံသဏ္ဍာန်ထိန်းချုပ်မှု	ပုံဆောင်ခဲ အရည်အသွေးနှင့် လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိ ထိန်းချုပ်ခြင်း
စွမ်းဆောင်ရည် ဦးစားပေး	စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအစွမ်းသတ္တိ၊ ချေးခံနိုင်ရည်၊ အပူတည်ငြိမ်မှု	လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများ (bandgap၊ breakdown field စသည်)
အသုံးချမှု အခြေအနေများ	ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အစိတ်အပိုင်းများ၊ ဟောင်းနွမ်းမှုဒဏ်ခံနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများ၊ အပူချိန်မြင့် အစိတ်အပိုင်းများ	မြင့်မားသောပါဝါကိရိယာများ၊ မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းကိရိယာများ၊ optoelectronic ကိရိယာများ
ကုန်ကျစရိတ် မောင်းနှင်အားများ	လုပ်ငန်းစဉ်ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှု၊ ကုန်ကြမ်းကုန်ကျစရိတ်	ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုနှုန်း၊ ပစ္စည်းကိရိယာတိကျမှု၊ ကုန်ကြမ်းသန့်စင်မှု

 

အကျဉ်းချုပ်အားဖြင့် အခြေခံကွာခြားချက်သည် ၎င်းတို့၏ ထူးခြားသော လုပ်ဆောင်ချက်ရည်ရွယ်ချက်များကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသည်- ကြွေအဆင့် SiC သည် “ပုံသဏ္ဍာန် (ဖွဲ့စည်းပုံ)” ကို အသုံးပြုပြီး တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC သည် “ဂုဏ်သတ္တိများ (လျှပ်စစ်)” ကို အသုံးပြုသည်။ ပထမတစ်ခုသည် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ/အပူစွမ်းဆောင်ရည်ကို လိုက်စားပြီး ဒုတိယတစ်ခုသည် မြင့်မားသောသန့်စင်မှု၊ တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲလုပ်ဆောင်ချက်ရှိသော ပစ္စည်းအဖြစ် ပစ္စည်းပြင်ဆင်မှုနည်းပညာ၏ အထွတ်အထိပ်ကို ကိုယ်စားပြုသည်။ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ မူလအစတူညီသော်လည်း ကြွေအဆင့်နှင့် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့် SiC သည် သန့်စင်မှု၊ ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ရှင်းလင်းသော ကွဲပြားမှုများကို ပြသသည် - သို့သော် နှစ်ခုစလုံးသည် ၎င်းတို့၏ သက်ဆိုင်ရာနယ်ပယ်များတွင် စက်မှုထုတ်လုပ်မှုနှင့် နည်းပညာတိုးတက်မှုအတွက် သိသာထင်ရှားသော ပံ့ပိုးကူညီမှုများကို ပြုလုပ်ကြသည်။