একক ক্রিস্টাল ফার্নেসগুলিতে TaC-কোটেড গ্রাফাইট অংশগুলির প্রয়োগ

এর আবেদনটিএসি-প্রলিপ্ত গ্রাফাইট অংশগুলিএকক ক্রিস্টাল চুল্লি মধ্যে

অংশ/1

শারীরিক বাষ্প পরিবহন (পিভিটি) পদ্ধতি ব্যবহার করে এসআইসি এবং এএলএন একক স্ফটিকগুলির বৃদ্ধিতে, ক্রুশিবল, বীজ ধারক এবং গাইড রিং এর মতো গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলি একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। চিত্র 2 [1] এ বর্ণিত হিসাবে, পিভিটি প্রক্রিয়া চলাকালীন, বীজ স্ফটিকটি নিম্ন তাপমাত্রা অঞ্চলে অবস্থিত, যখন এসআইসি কাঁচামালটি উচ্চতর তাপমাত্রায় (2400 ℃ এর উপরে) সংস্পর্শে আসে। এটি কাঁচামালের পচনের দিকে পরিচালিত করে, সিক্সসি যৌগগুলি উত্পাদন করে (প্রাথমিকভাবে সি, সিস, সিআইসি ইত্যাদি সহ)। বাষ্প ফেজ উপাদানটি তখন উচ্চ-তাপমাত্রা অঞ্চল থেকে নিম্ন-তাপমাত্রা অঞ্চলে বীজ স্ফটিকগুলিতে স্থানান্তরিত হয়, যার ফলে বীজ নিউক্লিয়াস, স্ফটিক বৃদ্ধি এবং একক স্ফটিকগুলির উত্পাদন তৈরি হয়। অতএব, এই প্রক্রিয়াতে নিযুক্ত তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণগুলি যেমন ক্রুসিবল, ফ্লো গাইড রিং এবং বীজ স্ফটিক ধারককে এসআইসি কাঁচামাল এবং একক স্ফটিকগুলি দূষিত না করে উচ্চ-তাপমাত্রার প্রতিরোধের প্রদর্শন করতে হবে। একইভাবে, ALN স্ফটিক বৃদ্ধিতে ব্যবহৃত হিটিং উপাদানগুলি অবশ্যই আল বাষ্প এবং এন জারা সহ্য করতে হবে, পাশাপাশি স্ফটিক প্রস্তুতির সময় হ্রাস করার জন্য একটি উচ্চ ইউটেক্টিক তাপমাত্রা (ALN সহ) ধারণ করে।

এটি লক্ষ্য করা গেছে যে SiC [2-5] এবং AlN [2-3] তৈরির জন্য TaC-কোটেড গ্রাফাইট তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণগুলি ব্যবহার করার ফলে ন্যূনতম কার্বন (অক্সিজেন, নাইট্রোজেন) এবং অন্যান্য অমেধ্যযুক্ত ক্লিনার পণ্য তৈরি হয়। এই উপকরণগুলি প্রতিটি অঞ্চলে কম প্রান্তের ত্রুটি এবং কম প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে। অতিরিক্তভাবে, মাইক্রোপোরস এবং এচিং পিটগুলির ঘনত্ব (KOH এচিংয়ের পরে) উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে, যা স্ফটিক গুণমানের যথেষ্ট উন্নতির দিকে পরিচালিত করে। উপরন্তু, TaC ক্রুসিবল প্রায় শূন্য ওজন হ্রাস প্রদর্শন করে, একটি অ-ধ্বংসাত্মক চেহারা বজায় রাখে, এবং পুনর্ব্যবহৃত করা যেতে পারে (200 ঘন্টা পর্যন্ত জীবনকাল সহ), এইভাবে একক ক্রিস্টাল প্রস্তুতির প্রক্রিয়াগুলির স্থায়িত্ব এবং দক্ষতা বৃদ্ধি করে।

ডুমুর 2. (ক) PVT পদ্ধতিতে SiC একক ক্রিস্টাল ইনগট ক্রমবর্ধমান ডিভাইসের পরিকল্পিত চিত্র

(খ) শীর্ষ টিএসি লেপযুক্ত বীজ বন্ধনী (সিক বীজ সহ)

(গ) টিএসি-প্রলিপ্ত গ্রাফাইট গাইড রিং

MOCVD GaN এপিটাক্সিয়াল লেয়ার গ্রোথ হিটার

অংশ/2

এমওসিভিডি (ধাতব-জৈব রাসায়নিক বাষ্প ডিপোজিশন) গ্যান গ্রোথের ক্ষেত্রে, অর্গানোমেটালিক পচন প্রতিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে পাতলা ছায়াছবির বাষ্প এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কৌশল, হিটারটি প্রতিক্রিয়া চেম্বারের মধ্যে সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ এবং অভিন্নতা অর্জনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। চিত্র 3 (ক) এ চিত্রিত হিসাবে, হিটারটি এমওসিভিডি সরঞ্জামগুলির মূল উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়। বর্ধিত সময়কালে (বারবার কুলিং চক্র সহ) সাবস্ট্রেটকে দ্রুত এবং অভিন্নভাবে উত্তপ্ত করার ক্ষমতা, উচ্চ তাপমাত্রা (গ্যাসের জারা প্রতিরোধকারী) সহ্য করা এবং ফিল্ম বিশুদ্ধতা বজায় রাখার ক্ষমতা ফিল্মের জমা, বেধের ধারাবাহিকতা এবং চিপ পারফরম্যান্সের গুণমানকে সরাসরি প্রভাবিত করে।

এমওসিভিডি জিএএন গ্রোথ সিস্টেমগুলিতে হিটারের কার্যকারিতা এবং পুনর্ব্যবহারের দক্ষতা বাড়ানোর জন্য, টিএসি-লেপযুক্ত গ্রাফাইট হিটারগুলির প্রবর্তন সফল হয়েছে। প্রচলিত হিটারগুলির সাথে বিপরীত যা পিবিএন (পাইরোলিটিক বোরন নাইট্রাইড) আবরণ ব্যবহার করে, টিএসি হিটার ব্যবহার করে জন্মে গ্যান এপিট্যাক্সিয়াল স্তরগুলি প্রায় অভিন্ন স্ফটিক কাঠামো, বেধের অভিন্নতা, অভ্যন্তরীণ ত্রুটি গঠন, অপরিষ্কার ডোপিং এবং দূষণের স্তর প্রদর্শন করে। তদ্ব্যতীত, টিএসি লেপ কম প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং নিম্ন পৃষ্ঠের এমিসিভিটি প্রদর্শন করে, যার ফলে হিটার দক্ষতা এবং অভিন্নতা উন্নত হয়, যার ফলে বিদ্যুতের খরচ এবং তাপ হ্রাস হ্রাস হয়। প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি নিয়ন্ত্রণ করে, লেপের পোরোসিটি হিটারের বিকিরণ বৈশিষ্ট্যগুলি আরও বাড়ানোর জন্য এবং এর জীবনকাল প্রসারিত করার জন্য সামঞ্জস্য করা যেতে পারে [5]। এই সুবিধাগুলি এমওসিভিডি জিএএন গ্রোথ সিস্টেমের জন্য একটি দুর্দান্ত পছন্দ হিসাবে টিএসি-লেপযুক্ত গ্রাফাইট হিটার স্থাপন করে।

ডুমুর। 3। (ক) গাএন এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য এমওসিভিডি ডিভাইসের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম

)

(c) 17 GaN এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির পরে TAC-কোটেড গ্রাফাইট হিটার। 

এপিটাক্সির জন্য প্রলিপ্ত সাসেপ্টর (ওয়েফার ক্যারিয়ার)

অংশ/৩

ওয়েফার ক্যারিয়ার, তৃতীয় শ্রেণির সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার যেমন এসআইসি, এএলএন এবং গাএন এর প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত একটি গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত উপাদান, এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার বৃদ্ধির প্রক্রিয়াগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। সাধারণত গ্রাফাইট দিয়ে তৈরি, ওয়েফার ক্যারিয়ারটি 1100 থেকে 1600 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের একটি এপিট্যাক্সিয়াল তাপমাত্রার পরিসরের মধ্যে প্রক্রিয়া গ্যাসগুলি থেকে জারা প্রতিরোধ করার জন্য এসআইসির সাথে লেপযুক্ত। প্রতিরক্ষামূলক আবরণের জারা প্রতিরোধের ফলে ওয়েফার ক্যারিয়ারের জীবনকালকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখিয়েছে যে টিএসি উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যামোনিয়ার সংস্পর্শে আসার সময় এসআইসির চেয়ে প্রায় 6 গুণ ধীর গতির একটি জারা হার প্রদর্শন করে। উচ্চ-তাপমাত্রা হাইড্রোজেন পরিবেশে, টিএসি এর জারা হার এসআইসির চেয়ে 10 গুণ বেশি ধীর।

পরীক্ষামূলক প্রমাণ প্রমাণ করেছে যে TaC দিয়ে প্রলিপ্ত ট্রে অমেধ্য প্রবর্তন ছাড়াই নীল আলোর GaN MOCVD প্রক্রিয়ায় চমৎকার সামঞ্জস্য প্রদর্শন করে। সীমিত প্রক্রিয়া সামঞ্জস্যের সাথে, TaC ক্যারিয়ার ব্যবহার করে উত্থিত এলইডিগুলি প্রচলিত SiC বাহক ব্যবহার করে বেড়ে ওঠার সাথে তুলনামূলক কর্মক্ষমতা এবং অভিন্নতা প্রদর্শন করে। ফলস্বরূপ, TaC-কোটেড ওয়েফার ক্যারিয়ারের পরিষেবা জীবন আনকোটেড এবং SiC-কোটেড গ্রাফাইট ক্যারিয়ারকে ছাড়িয়ে যায়।

চিত্র। গাএন এপিট্যাক্সিয়াল গ্রাউন এমওসিভিডি ডিভাইসে (Veeco P75) ব্যবহারের পরে ওয়েফার ট্রে। বাম দিকের একটিটি টিএসি দিয়ে লেপযুক্ত এবং ডানদিকে একটিটি সিসির সাথে লেপযুক্ত।

সাধারণ প্রস্তুতি পদ্ধতিটিএসি লেপযুক্ত গ্রাফাইট অংশ

অংশ/1

সিভিডি (রাসায়নিক বাষ্প জমা) পদ্ধতি:

900-2300 at এ, টিএসিএল 5 এবং সিএনএইচএমকে ট্যানটালাম এবং কার্বন উত্স হিসাবে ব্যবহার করে, এইচ ₂ এ বায়ুমণ্ডল, আরাস ক্যারিয়ার গ্যাস, প্রতিক্রিয়া ডিপোজিশন ফিল্ম হিসাবে হ্রাস হিসাবে। প্রস্তুত আবরণটি কমপ্যাক্ট, ইউনিফর্ম এবং উচ্চ বিশুদ্ধতা। তবে কিছু সমস্যা রয়েছে যেমন জটিল প্রক্রিয়া, ব্যয়বহুল ব্যয়, কঠিন বায়ু প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ এবং কম জমার দক্ষতা।

অংশ/2

স্লারি সিন্টারিং পদ্ধতি:

কার্বন উত্স, ট্যানটালাম উত্স, বিচ্ছুরণ এবং বাইন্ডারযুক্ত স্লারিটি গ্রাফাইটে লেপযুক্ত এবং শুকানোর পরে উচ্চ তাপমাত্রায় সিন্টার করা হয়। প্রস্তুত আবরণ নিয়মিত ওরিয়েন্টেশন ছাড়াই বৃদ্ধি পায়, কম ব্যয় হয় এবং এটি বৃহত আকারের উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত। এটি বৃহত গ্রাফাইটে ইউনিফর্ম এবং পূর্ণ আবরণ অর্জন করতে, সমর্থন ত্রুটিগুলি দূর করতে এবং লেপ বন্ডিং শক্তি বাড়ানোর জন্য অন্বেষণ করা বাকি রয়েছে।

অংশ/৩

প্লাজমা স্প্রে করার পদ্ধতি:

টিএসি পাউডারটি উচ্চ তাপমাত্রায় প্লাজমা আর্ক দ্বারা গলে যায়, উচ্চ-গতির জেট দ্বারা উচ্চ তাপমাত্রার ফোঁটাগুলিতে পরিণত হয় এবং গ্রাফাইট উপাদানের পৃষ্ঠের উপরে স্প্রে করা হয়। নন-ভ্যাকুয়ামের অধীনে অক্সাইড স্তর গঠন করা সহজ এবং শক্তি খরচ বড়।

টিএসি লেপযুক্ত গ্রাফাইট অংশগুলি সমাধান করা দরকার

অংশ/1

বাঁধাই বল:

টিএসি এবং কার্বন উপকরণগুলির মধ্যে তাপীয় প্রসারণ সহগ এবং অন্যান্য শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি আলাদা, লেপ বন্ধন শক্তি কম, ফাটল, ছিদ্র এবং তাপীয় চাপ এড়ানো কঠিন এবং আবরণটি পচা এবং প্রকৃত বায়ুমণ্ডলে খোসা ছাড়ানো সহজ এবং পচা এবং বারবার ক্রমবর্ধমান এবং শীতল প্রক্রিয়া।

অংশ/2

বিশুদ্ধতা:

উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে অমেধ্য এবং দূষণ এড়াতে TaC আবরণটি অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা হওয়া প্রয়োজন এবং সম্পূর্ণ আবরণের পৃষ্ঠে এবং অভ্যন্তরে মুক্ত কার্বন এবং অভ্যন্তরীণ অমেধ্যগুলির কার্যকর বিষয়বস্তুর মান এবং বৈশিষ্ট্যের মানগুলির সাথে একমত হওয়া প্রয়োজন।

অংশ/৩

স্থিতিশীলতা:

উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের এবং 2300 ℃ উপরে রাসায়নিক বায়ুমণ্ডল প্রতিরোধের আবরণ স্থায়িত্ব পরীক্ষা করার জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সূচক। পিনহোল, ফাটল, অনুপস্থিত কোণ এবং একক অভিযোজন শস্যের সীমানাগুলির কারণে ক্ষয়কারী গ্যাসগুলি গ্রাফাইটে প্রবেশ করা এবং প্রবেশ করা সহজ, যার ফলে আবরণ সুরক্ষা ব্যর্থ হয়।

অংশ/4

জারণ প্রতিরোধের:

TaC 500℃ এর উপরে হলে Ta2O5 তে জারিত হতে শুরু করে এবং তাপমাত্রা এবং অক্সিজেনের ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে অক্সিডেশন হার দ্রুত বৃদ্ধি পায়। পৃষ্ঠের অক্সিডেশন শস্যের সীমানা এবং ছোট দানা থেকে শুরু হয় এবং ধীরে ধীরে কলামার স্ফটিক এবং ভাঙা স্ফটিক তৈরি করে, ফলে প্রচুর সংখ্যক ফাঁক এবং গর্ত হয় এবং আবরণটি ছিনতাই না হওয়া পর্যন্ত অক্সিজেনের অনুপ্রবেশ তীব্র হয়। ফলস্বরূপ অক্সাইড স্তরের দুর্বল তাপ পরিবাহিতা এবং বিভিন্ন রঙের চেহারা রয়েছে।

অংশ/৫

অভিন্নতা এবং রুক্ষতা:

লেপ পৃষ্ঠের অসম বিতরণ স্থানীয় তাপ চাপের ঘনত্বের দিকে নিয়ে যেতে পারে, ক্র্যাকিং এবং স্পেলিংয়ের ঝুঁকি বাড়িয়ে তোলে। তদ্ব্যতীত, পৃষ্ঠের রুক্ষতা সরাসরি আবরণ এবং বাহ্যিক পরিবেশের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াকে প্রভাবিত করে এবং খুব উচ্চ রুক্ষতা সহজেই ওয়েফার এবং অসম তাপ ক্ষেত্রের সাথে ঘর্ষণকে বাড়িয়ে তোলে।

অংশ/6

শস্যের আকার:

অভিন্ন দানা আকার আবরণ স্থায়িত্ব সাহায্য করে. যদি শস্যের আকার ছোট হয়, বন্ধনটি আঁটসাঁট হয় না, এবং এটি অক্সিডাইজ করা এবং ক্ষয়প্রাপ্ত করা সহজ, ফলে শস্যের প্রান্তে প্রচুর পরিমাণে ফাটল এবং গর্ত হয়, যা আবরণের প্রতিরক্ষামূলক কর্মক্ষমতা হ্রাস করে। যদি শস্যের আকার খুব বড় হয়, তবে এটি তুলনামূলকভাবে রুক্ষ হয় এবং তাপীয় চাপে আবরণটি সহজেই ভেঙে যায়।

উপসংহার এবং সম্ভাবনা

সাধারণভাবে,TaC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট অংশবাজারে একটি বিশাল চাহিদা এবং বিস্তৃত প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে, বর্তমানটিএসি লেপযুক্ত গ্রাফাইট অংশমূলধারার উত্পাদন হল CVD TaC উপাদানগুলির উপর নির্ভর করা। যাইহোক, CVD TaC উত্পাদন সরঞ্জামের উচ্চ খরচ এবং সীমিত জমা দক্ষতার কারণে, ঐতিহ্যগত SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট উপকরণগুলি সম্পূর্ণরূপে প্রতিস্থাপিত হয়নি। সিন্টারিং পদ্ধতি কার্যকরভাবে কাঁচামালের খরচ কমাতে পারে, এবং গ্রাফাইট অংশগুলির জটিল আকারের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে, যাতে আরও বিভিন্ন প্রয়োগের পরিস্থিতির চাহিদা মেটাতে পারে।