‌ การเปลี่ยนข้อบกพร่องและความบริสุทธิ์ในผลึก SIC โดยการเคลือบ TAC

1. ความหนาแน่นของข้อบกพร่องลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

ที่TaC coatingเกือบจะกำจัดปรากฏการณ์การห่อหุ้มคาร์บอนเกือบทั้งหมดโดยการแยกการสัมผัสโดยตรงระหว่างเบ้าหลอมกราไฟท์และ SIC ละลายลดความหนาแน่นของข้อบกพร่องของ microtubes อย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของข้อบกพร่องของ microtube ที่เกิดจากการเคลือบคาร์บอนในผลึกที่ปลูกในไม้กางเขนเคลือบ TAC จะลดลงมากกว่า 90% เมื่อเทียบกับตรึงกางเขนกราไฟท์แบบดั้งเดิม พื้นผิวคริสตัลเป็นนูนอย่างสม่ำเสมอและไม่มีโครงสร้าง polycrystalline ที่ขอบในขณะที่ตรึงกางเขนกราไฟท์ธรรมดามักจะมี polycrystalzation ขอบและภาวะซึมเศร้าคริสตัลและข้อบกพร่องอื่น ๆ

2. การยับยั้งการเจือจางและการปรับปรุงความบริสุทธิ์

วัสดุ TAC มีความเฉื่อยชาทางเคมีที่ยอดเยี่ยมต่อไอ, C, C และ N และสามารถป้องกันสิ่งสกปรกเช่นไนโตรเจนในกราไฟท์จากการแพร่กระจายไปยังคริสตัล การทดสอบ GDMS และ Hall แสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของไนโตรเจนในผลึกลดลงมากกว่า 50%และความต้านทานเพิ่มขึ้นเป็น 2-3 เท่าของวิธีการดั้งเดิม แม้ว่าปริมาณการติดตามขององค์ประกอบ TA จะถูกรวมเข้าด้วยกัน (สัดส่วนอะตอม <0.1%) ปริมาณสารเจือปนรวมโดยรวมลดลงมากกว่า 70%ซึ่งเป็นการปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของผลึกอย่างมีนัยสำคัญ

3. สัณฐานวิทยาของคริสตัลและความสม่ำเสมอของการเติบโต

การเคลือบ TAC ควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิที่อินเทอร์เฟซการเจริญเติบโตของคริสตัลทำให้แท่งคริสตัลเติบโตบนพื้นผิวโค้งนูนและทำให้อัตราการเจริญเติบโตของขอบเป็นเนื้อเดียวกันดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ polycrystalzation ที่เกิดจากขอบโค่นกราไฟท์แบบดั้งเดิม การวัดที่แท้จริงแสดงให้เห็นว่าการเบี่ยงเบนเส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งคริสตัลที่ปลูกในเบ้าหลอมที่เคลือบด้วย TAC คือ≤2%และความเรียบของพื้นผิวคริสตัล (RMS) ได้รับการปรับปรุง 40%

กลไกการควบคุมของการเคลือบ TAC บนสนามความร้อนและลักษณะการถ่ายเทความร้อน

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของการเคลือบ TAC กับวัสดุเบ้าหลอมอื่น ๆ

material type‌	‌ ความต้านทานความอุณหภูมิ ‌	‌ ความเฉื่อยทางเคมี ‌	‌ ความแข็งแกร่งทางกล	‌ ความหนาแน่นของข้อบกพร่อง	สถานการณ์แอปพลิเคชันแบบทั่วไป
‌ tac coated graphite	≥2600° C	ไม่มีปฏิกิริยากับไอ Si/C	Mohs Hardness 9-10, ความต้านทานแรงกระแทกด้วยความร้อนที่แข็งแกร่ง	<1 cm⁻² (micropipes)	การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว 4H/6H-SIC สูง
graphite	≤2200° C	สึกกร่อนโดย Si ไอปล่อย C	ความแข็งแรงต่ำมีแนวโน้มที่จะแตก	10-50 cm⁻²	พื้นผิว SIC ที่ประหยัดต้นทุนสำหรับอุปกรณ์พลังงาน
‌ กราไฟท์เคลือบ	≤1600° C	ทำปฏิกิริยากับ Si ที่สร้างsic₂ที่อุณหภูมิสูง	ความแข็งสูง แต่เปราะ	5-10 cm⁻²	วัสดุบรรจุภัณฑ์สำหรับเซมิคอนดักเตอร์กลางอุณหภูมิ
bn เบ้าหลอม	<2000k	ปล่อยสิ่งสกปรก N/B	ความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่ดี	8-15 cm⁻²	พื้นผิว epitaxial สำหรับสารกึ่งตัวนำ

การเคลือบ TAC ได้รับการปรับปรุงอย่างครอบคลุมในคุณภาพของผลึก SIC ผ่านกลไกสามประการของสิ่งกีดขวางทางเคมีการเพิ่มประสิทธิภาพสนามความร้อนและการควบคุมการเชื่อมต่อ

• ความหนาแน่น microtube ควบคุมข้อบกพร่องน้อยกว่า 1 cm⁻²และการเคลือบคาร์บอนจะถูกกำจัดอย่างสมบูรณ์
• การปรับปรุงความบริสุทธิ์: ความเข้มข้นของไนโตรเจน <1 ×10⁷cm⁻³, ความต้านทาน> 10⁴Ω· cm;
• การปรับปรุงความสม่ำเสมอของสนามความร้อนในประสิทธิภาพการเติบโตช่วยลดการใช้พลังงาน 4% และยืดอายุการใช้งานเบ้าหลอมได้ 2 ถึง 3 ครั้ง