একক ক্রিস্টাল ফার্নেসগুলিতে TaC-কোটেড গ্রাফাইট অংশগুলির প্রয়োগ

আবেদনTaC- প্রলিপ্ত গ্রাফাইট অংশএকক ক্রিস্টাল চুল্লি মধ্যে

অংশ 1

ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT) পদ্ধতি ব্যবহার করে SiC এবং AlN একক স্ফটিক বৃদ্ধিতে, গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যেমন ক্রুসিবল, বীজ ধারক এবং গাইড রিং একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। চিত্র 2 [1] তে যেমন দেখানো হয়েছে, PVT প্রক্রিয়া চলাকালীন, বীজ স্ফটিক নিম্ন তাপমাত্রার অঞ্চলে অবস্থান করে, যখন SiC কাঁচামাল উচ্চ তাপমাত্রার (2400 ℃ উপরে) উন্মুক্ত হয়। এটি কাঁচামালের পচন ঘটায়, SiXCy যৌগ তৈরি করে (প্রাথমিকভাবে Si, SiC₂, Si₂C, ইত্যাদি)। বাষ্প পর্যায়ের উপাদান তারপর উচ্চ-তাপমাত্রা অঞ্চল থেকে নিম্ন-তাপমাত্রা অঞ্চলের বীজ স্ফটিকের মধ্যে পরিবাহিত হয়, যার ফলে বীজের নিউক্লিয়াস, স্ফটিক বৃদ্ধি এবং একক স্ফটিক তৈরি হয়। অতএব, এই প্রক্রিয়ায় নিযুক্ত তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণ, যেমন ক্রুসিবল, ফ্লো গাইড রিং এবং বীজ স্ফটিক ধারক, সিসি কাঁচামাল এবং একক স্ফটিককে দূষিত না করে উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধের প্রদর্শন করতে হবে। একইভাবে, AlN স্ফটিক বৃদ্ধিতে ব্যবহৃত গরম করার উপাদানগুলিকে অবশ্যই আল বাষ্প এবং N₂ ক্ষয় সহ্য করতে হবে, পাশাপাশি স্ফটিক তৈরির সময় কমাতে উচ্চ ইউটেটিক তাপমাত্রা (AlN সহ) ধারণ করতে হবে।

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

(b) শীর্ষ TaC প্রলিপ্ত বীজ বন্ধনী (SIC বীজ সহ)

(c) TAC-কোটেড গ্রাফাইট গাইড রিং

MOCVD GaN এপিটাক্সিয়াল লেয়ার গ্রোথ হিটার

অংশ ২

MOCVD (ধাতু-জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা) GaN বৃদ্ধির ক্ষেত্রে, অর্গানোমেটালিক পচন প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে পাতলা ছায়াছবির বাষ্প এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কৌশল, হিটারটি প্রতিক্রিয়া চেম্বারের মধ্যে সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ এবং অভিন্নতা অর্জনে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। চিত্র 3 (a) তে চিত্রিত হিসাবে, হিটারটিকে MOCVD সরঞ্জামের মূল উপাদান হিসাবে বিবেচনা করা হয়। বর্ধিত সময়কালে (পুনরায় শীতল চক্র সহ), উচ্চ তাপমাত্রা (গ্যাসের ক্ষয় প্রতিরোধ করা) সহ্য করা এবং ফিল্মের বিশুদ্ধতা বজায় রাখার জন্য দ্রুত এবং অভিন্নভাবে সাবস্ট্রেটকে উত্তপ্ত করার ক্ষমতা সরাসরি ফিল্মের জমার গুণমান, বেধের সামঞ্জস্যতা এবং চিপের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে।

MOCVD GaN গ্রোথ সিস্টেমে হিটারের কর্মক্ষমতা এবং পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা বাড়াতে, TaC-কোটেড গ্রাফাইট হিটারের প্রবর্তন সফল হয়েছে। PBN (পাইরোলাইটিক বোরন নাইট্রাইড) আবরণ ব্যবহার করে প্রচলিত হিটারগুলির সাথে বৈপরীত্য, TaC হিটার ব্যবহার করে উত্থিত GaN এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি প্রায় অভিন্ন স্ফটিক কাঠামো, পুরুত্বের অভিন্নতা, অভ্যন্তরীণ ত্রুটি গঠন, অশুদ্ধতা ডোপিং এবং দূষণের মাত্রা প্রদর্শন করে। অধিকন্তু, TaC আবরণ কম প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং নিম্ন পৃষ্ঠ নির্গততা প্রদর্শন করে, যার ফলে উন্নত হিটারের কার্যকারিতা এবং অভিন্নতা দেখা দেয়, যার ফলে বিদ্যুৎ খরচ এবং তাপ ক্ষতি হ্রাস পায়। প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি নিয়ন্ত্রণ করে, হিটারের বিকিরণ বৈশিষ্ট্যগুলিকে আরও উন্নত করতে এবং এর আয়ু বাড়াতে আবরণের ছিদ্রকে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে [5]। এই সুবিধাগুলো TaC-কোটেড গ্রাফাইট হিটারকে MOCVD GaN গ্রোথ সিস্টেমের জন্য একটি চমৎকার পছন্দ হিসেবে প্রতিষ্ঠিত করে।

ডুমুর 3. (ক) GaN এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য MOCVD ডিভাইসের পরিকল্পিত চিত্র

(b) MOCVD সেটআপে মোল্ডেড TAC-কোটেড গ্রাফাইট হিটার ইনস্টল করা হয়েছে, বেস এবং বন্ধনী বাদ দিয়ে (উপকরণে বেস এবং বন্ধনী দেখানো চিত্র)

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

এপিটাক্সির জন্য প্রলিপ্ত সাসেপ্টর (ওয়েফার ক্যারিয়ার)

অংশ/৩

ওয়েফার ক্যারিয়ার, তৃতীয়-শ্রেণীর সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার যেমন SiC, AlN এবং GaN তৈরিতে ব্যবহৃত একটি গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত উপাদান, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার বৃদ্ধির প্রক্রিয়াগুলিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। সাধারণত গ্রাফাইট দিয়ে তৈরি, ওয়েফার ক্যারিয়ারটি 1100 থেকে 1600 ডিগ্রি সেলসিয়াসের এপিটাক্সিয়াল তাপমাত্রা সীমার মধ্যে প্রক্রিয়া গ্যাস থেকে ক্ষয় প্রতিরোধ করার জন্য SiC দিয়ে লেপা হয়। প্রতিরক্ষামূলক আবরণের জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা ওয়েফার ক্যারিয়ারের জীবনকালকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। পরীক্ষামূলক ফলাফলে দেখা গেছে যে উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যামোনিয়ার সংস্পর্শে এলে TaC SiC থেকে প্রায় 6 গুণ ধীর ক্ষয় হার প্রদর্শন করে। উচ্চ-তাপমাত্রা হাইড্রোজেন পরিবেশে, TaC এর ক্ষয় হার SiC এর চেয়ে 10 গুণেরও বেশি ধীর।

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

চিত্র। GaN এপিটাক্সিয়াল গ্রোন MOCVD ডিভাইসে (Veeco P75) ব্যবহারের পরে ওয়েফার ট্রে। বামদিকেরটি TaC দিয়ে প্রলিপ্ত এবং ডানদিকেরটি SiC দিয়ে প্রলিপ্ত৷

সাধারণ প্রস্তুতির পদ্ধতিTaC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট অংশ

অংশ 1

সিভিডি (রাসায়নিক বাষ্প জমা) পদ্ধতি:

900-2300℃ এ, ট্যানটালাম এবং কার্বন উত্স হিসাবে TaCl5 এবং CnHm ব্যবহার করে, বায়ুমণ্ডল হ্রাসকারী হিসাবে H₂, Ar₂ বাহক গ্যাস, প্রতিক্রিয়া জমা ফিল্ম। প্রস্তুত আবরণ কম্প্যাক্ট, অভিন্ন এবং উচ্চ বিশুদ্ধতা. যাইহোক, কিছু সমস্যা আছে যেমন জটিল প্রক্রিয়া, ব্যয়বহুল খরচ, কঠিন বায়ুপ্রবাহ নিয়ন্ত্রণ এবং কম জমা করার দক্ষতা।

অংশ ২

স্লারি সিন্টারিং পদ্ধতি:

কার্বন উৎস, ট্যানটালাম উৎস, বিচ্ছুরণকারী এবং বাইন্ডার ধারণকারী স্লারি গ্রাফাইটের উপর প্রলেপিত হয় এবং শুকানোর পরে উচ্চ তাপমাত্রায় সিন্টার করা হয়। প্রস্তুত আবরণ নিয়মিত অভিযোজন ছাড়াই বৃদ্ধি পায়, কম খরচে এবং বড় আকারের উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত। বৃহৎ গ্রাফাইটে অভিন্ন এবং পূর্ণ আবরণ অর্জন, সমর্থন ত্রুটিগুলি দূর করতে এবং আবরণের বন্ধন শক্তি বাড়ানোর জন্য এটি অন্বেষণ করা বাকি রয়েছে।

অংশ/৩

প্লাজমা স্প্রে করার পদ্ধতি:

TaC পাউডার উচ্চ তাপমাত্রায় প্লাজমা আর্ক দ্বারা গলিত হয়, উচ্চ-গতির জেট দ্বারা উচ্চ তাপমাত্রার ফোঁটাগুলিতে পরমাণুযুক্ত হয় এবং গ্রাফাইট উপাদানের পৃষ্ঠে স্প্রে করা হয়। নন-ভ্যাকুয়ামের অধীনে অক্সাইড স্তর গঠন করা সহজ এবং শক্তি খরচ বড়।

TaC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট অংশ সমাধান করা প্রয়োজন

অংশ 1

বাঁধাই বল:

TaC এবং কার্বন পদার্থের মধ্যে তাপীয় সম্প্রসারণ সহগ এবং অন্যান্য ভৌত বৈশিষ্ট্য ভিন্ন, আবরণের বন্ধন শক্তি কম, ফাটল, ছিদ্র এবং তাপীয় চাপ এড়ানো কঠিন এবং আবরণটি পচা এবং ধারণকৃত প্রকৃত বায়ুমণ্ডলে খোসা ছাড়ানো সহজ। বারবার উত্থান এবং শীতল প্রক্রিয়া।

অংশ ২

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/৪

অক্সিডেশন 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:

আবরণ পৃষ্ঠের অসম বন্টন স্থানীয় তাপীয় চাপ ঘনত্বের দিকে নিয়ে যেতে পারে, ফাটল এবং স্প্যালিং এর ঝুঁকি বাড়ায়। উপরন্তু, পৃষ্ঠের রুক্ষতা সরাসরি আবরণ এবং বাহ্যিক পরিবেশের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াকে প্রভাবিত করে এবং খুব বেশি রুক্ষতা সহজেই ওয়েফার এবং অসম তাপ ক্ষেত্রের সাথে ঘর্ষণ বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে।

অংশ/৬

দ্রব্যের 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 অ্যাপ্লিকেশন সম্ভাবনা বিস্তৃত, বর্তমান আছেTaC প্রলিপ্ত 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 প্রয়োজন মেটাতে পারে।