8-ইঞ্চি সিলিকন কার্বাইড একক ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেস প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে

উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-ভোল্টেজ ডিভাইস তৈরির জন্য সিলিকন কার্বাইড একটি আদর্শ উপকরণ। উৎপাদন দক্ষতা উন্নত করতে এবং খরচ কমাতে, বড় আকারের সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের প্রস্তুতি একটি গুরুত্বপূর্ণ উন্নয়ন দিক। এর প্রক্রিয়া প্রয়োজনীয়তা লক্ষ্য করে8-ইঞ্চি সিলিকন কার্বাইড (SIC) একক স্ফটিক বৃদ্ধি, সিলিকন কার্বাইড ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT) পদ্ধতির বৃদ্ধির প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ করা হয়েছিল, হিটিং সিস্টেম (TaC গাইড রিং, TaC প্রলিপ্ত ক্রুসিবল,TaC প্রলিপ্ত রিং, TaC প্রলিপ্ত প্লেট, TaC প্রলিপ্ত তিন-পাপড়ি রিং, TaC প্রলিপ্ত তিন-পাপড়ি ক্রুসিবল, TaC প্রলিপ্ত ধারক, ছিদ্রযুক্ত গ্রাফাইট, নরম অনুভূত, অনমনীয় অনুভূত SiC-কোটেড ক্রিস্টাল গ্রোথ সাসেপ্টর এবং অন্যান্যSiC একক ক্রিস্টাল বৃদ্ধি প্রক্রিয়া খুচরা যন্ত্রাংশVeTek সেমিকন্ডাক্টর দ্বারা সরবরাহ করা হয় ), সিলিকন কার্বাইড একক ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেসের ক্রুসিবল ঘূর্ণন এবং প্রক্রিয়া প্যারামিটার নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি অধ্যয়ন করা হয়েছিল, এবং 8-ইঞ্চি স্ফটিক সফলভাবে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং তাপীয় ক্ষেত্রের সিমুলেশন বিশ্লেষণ এবং প্রক্রিয়া পরীক্ষাগুলির মাধ্যমে বৃদ্ধি করা হয়েছিল।

0 ভূমিকা

সিলিকন কার্বাইড (SiC) তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলির একটি সাধারণ প্রতিনিধি। এটির কার্যকারিতা সুবিধা রয়েছে যেমন বড় ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ, উচ্চতর ব্রেকডাউন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং উচ্চ তাপ পরিবাহিতা। এটি উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ চাপ এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি ক্ষেত্রগুলিতে ভাল সঞ্চালন করে এবং সেমিকন্ডাক্টর উপাদান প্রযুক্তির ক্ষেত্রে প্রধান উন্নয়ন দিকগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে। নতুন শক্তির যানবাহন, ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন, রেল পরিবহন, স্মার্ট গ্রিড, 5G যোগাযোগ, স্যাটেলাইট, রাডার এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে এটির বিস্তৃত প্রয়োগের প্রয়োজন রয়েছে। বর্তমানে, সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকগুলির শিল্প বৃদ্ধি প্রধানত শারীরিক বাষ্প পরিবহন (PVT) ব্যবহার করে, যার মধ্যে মাল্টি-ফেজ, মাল্টি-কম্পোনেন্ট, একাধিক তাপ এবং ভর স্থানান্তর এবং ম্যাগনেটো-ইলেকট্রিক তাপ প্রবাহ মিথস্ক্রিয়া জটিল বহু-ভৌতিক ক্ষেত্রের সংযোগ সমস্যা জড়িত। অতএব, PVT বৃদ্ধি সিস্টেমের নকশা কঠিন, এবং প্রক্রিয়া পরামিতি পরিমাপ এবং নিয়ন্ত্রণ সময়স্ফটিক বৃদ্ধি প্রক্রিয়াকঠিন, ফলে বড় হওয়া সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকের গুণমান ত্রুটি এবং ছোট স্ফটিকের আকার নিয়ন্ত্রণ করতে অসুবিধা হয়, যাতে সিলিকন কার্বাইড সহ ডিভাইসগুলির দাম বেশি থাকে।

সিলিকন কার্বাইড উত্পাদন সরঞ্জাম সিলিকন কার্বাইড প্রযুক্তি এবং শিল্প বিকাশের ভিত্তি। প্রযুক্তিগত স্তর, প্রক্রিয়া ক্ষমতা এবং সিলিকন কার্বাইড একক ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেসের স্বাধীন গ্যারান্টি হল বড় আকার এবং উচ্চ ফলনের দিকে সিলিকন কার্বাইড সামগ্রীর বিকাশের চাবিকাঠি এবং তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পকে চালিত করার প্রধান কারণগুলিও কম খরচে এবং বড় আকারের দিকে বিকাশ করুন। বর্তমানে, উচ্চ-ভোল্টেজ, উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসগুলির বিকাশ উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি করেছে, তবে ডিভাইসগুলির উত্পাদন দক্ষতা এবং প্রস্তুতির ব্যয় তাদের বিকাশকে সীমাবদ্ধ করার একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ হয়ে উঠবে। সিলিকন কার্বাইড একক ক্রিস্টাল সহ সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিতে সাবস্ট্রেট হিসাবে, সাবস্ট্রেটের মান সর্বাধিক অনুপাতের জন্য, প্রায় 50%। বড় আকারের উচ্চ-মানের সিলিকন কার্বাইড ক্রিস্টাল বৃদ্ধির সরঞ্জামের উন্নয়ন, সিলিকন কার্বাইড একক ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটের ফলন এবং বৃদ্ধির হার উন্নত করা এবং উৎপাদন খরচ কমানো সম্পর্কিত ডিভাইসগুলির প্রয়োগের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। উৎপাদন ক্ষমতা সরবরাহ বাড়াতে এবং সিলিকন কার্বাইড ডিভাইসের গড় খরচ আরও কমাতে, সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের আকার প্রসারিত করা একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়। বর্তমানে, আন্তর্জাতিক মূলধারার সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের আকার 6 ইঞ্চি, এবং এটি দ্রুত 8 ইঞ্চিতে অগ্রসর হচ্ছে।

8-ইঞ্চি সিলিকন কার্বাইড একক ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেসের বিকাশে যে প্রধান প্রযুক্তিগুলি সমাধান করা দরকার তার মধ্যে রয়েছে: 1) একটি ছোট রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং বৃদ্ধির জন্য উপযুক্ত একটি বৃহত্তর অনুদৈর্ঘ্য তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট পেতে বড় আকারের তাপীয় ক্ষেত্রের কাঠামোর নকশা। 8-ইঞ্চি সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক। 2) বড় আকারের ক্রুসিবল ঘূর্ণন এবং কয়েল উত্তোলন এবং কম করার গতি প্রক্রিয়া, যাতে ক্রিস্টাল বৃদ্ধির প্রক্রিয়া চলাকালীন ক্রুসিবলটি ঘোরে এবং 8-ইঞ্চি ক্রিস্টালের সামঞ্জস্য নিশ্চিত করতে এবং বৃদ্ধি এবং পুরুত্বকে সহজতর করতে প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা অনুসারে কয়েলের সাপেক্ষে চলে। . 3) গতিশীল অবস্থার অধীনে প্রক্রিয়া পরামিতিগুলির স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ যা উচ্চ-মানের একক স্ফটিক বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার চাহিদা পূরণ করে।

1 PVT স্ফটিক বৃদ্ধি প্রক্রিয়া

PVT পদ্ধতি হল একটি নলাকার ঘন গ্রাফাইট ক্রুসিবলের নীচে SiC উৎস স্থাপন করে সিলিকন কার্বাইড একক ক্রিস্টাল প্রস্তুত করা, এবং SiC বীজ স্ফটিকে ক্রুসিবল কভারের কাছে স্থাপন করা হয়। রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ইন্ডাকশন বা রেজিস্ট্যান্স দ্বারা ক্রুসিবলটি 2 300~2 400 ℃ এ উত্তপ্ত করা হয় এবং গ্রাফাইট অনুভূত বা দ্বারা উত্তাপিত হয়ছিদ্রযুক্ত গ্রাফাইট. SiC উত্স থেকে বীজ স্ফটিকের মধ্যে পরিবাহিত প্রধান পদার্থগুলি হল Si, Si2C অণু এবং SiC2। বীজ স্ফটিকের তাপমাত্রা নিম্ন মাইক্রো-পাউডারের তুলনায় সামান্য কম হতে নিয়ন্ত্রণ করা হয় এবং ক্রুসিবলে একটি অক্ষীয় তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট তৈরি হয়। চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে, সিলিকন কার্বাইড মাইক্রো-পাউডার উচ্চ তাপমাত্রায় পরিত্যাক্ত হয়ে বিভিন্ন গ্যাস পর্যায়ের উপাদানগুলির বিক্রিয়া গ্যাস তৈরি করে, যা তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টের ড্রাইভের অধীনে একটি নিম্ন তাপমাত্রার সাথে বীজ স্ফটিকে পৌঁছায় এবং একটি নলাকার গঠনের জন্য এটির উপর স্ফটিক হয়ে যায়। সিলিকন কার্বাইড পিণ্ড।

PVT বৃদ্ধির প্রধান রাসায়নিক বিক্রিয়া হল:

SiC(গুলি)⇌Si(g)+C(গুলি) (1)

2SiC⇌Si2C(g)+C(গুলি) (2)

2SiC⇌SiC2(g)+Si(l,g) (3)

SiC(গুলি)⇌SiC(g) (4)

SiC একক স্ফটিকগুলির PVT বৃদ্ধির বৈশিষ্ট্যগুলি হল:

1) দুটি গ্যাস-সলিড ইন্টারফেস রয়েছে: একটি হল গ্যাস-SiC পাউডার ইন্টারফেস, এবং অন্যটি হল গ্যাস-ক্রিস্টাল ইন্টারফেস।

2) গ্যাস ফেজ দুটি ধরনের পদার্থের সমন্বয়ে গঠিত: একটি হল সিস্টেমে প্রবর্তিত জড় অণু; অন্যটি হল গ্যাস ফেজ উপাদান SimCn এর পচন এবং পরমানন্দ দ্বারা উত্পাদিতSiC পাউডার. গ্যাস ফেজ উপাদান SimCn একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, এবং তথাকথিত স্ফটিক গ্যাস ফেজ উপাদান SimCn এর একটি অংশ যা স্ফটিককরণ প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে SiC স্ফটিকে পরিণত হবে।

3) সলিড সিলিকন কার্বাইড পাউডারে, সলিড-ফেজ বিক্রিয়া ঘটবে এমন কণাগুলির মধ্যে যেগুলি সাবলিমেটেড হয়নি, যার মধ্যে কিছু কণা সিন্টারিংয়ের মাধ্যমে ছিদ্রযুক্ত সিরামিক বডি তৈরি করে, কিছু কণা একটি নির্দিষ্ট কণার আকারের সাথে দানা তৈরি করে এবং ক্রিস্টালাইজেশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে স্ফটিকের আকার বিদ্যা, এবং কিছু সিলিকন কার্বাইড কণা অ-স্টোইচিওমেট্রিক পচন এবং পরমানন্দের কারণে কার্বন-সমৃদ্ধ কণা বা কার্বন কণাতে রূপান্তরিত হয়।

4) স্ফটিক বৃদ্ধি প্রক্রিয়া চলাকালীন, দুটি পর্যায়ে পরিবর্তন ঘটবে: একটি হল কঠিন সিলিকন কার্বাইড পাউডার কণাগুলি নন-স্টোইচিওমেট্রিক পচন এবং পরমানন্দের মাধ্যমে গ্যাস ফেজ উপাদান SimCn-এ রূপান্তরিত হয় এবং অন্যটি হল গ্যাস ফেজ উপাদান SimCn রূপান্তরিত হয়। ক্রিস্টালাইজেশনের মাধ্যমে জালির কণায়।

2 ইকুইপমেন্ট ডিজাইন যেমন চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে, সিলিকন কার্বাইড সিঙ্গেল ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেস প্রধানত অন্তর্ভুক্ত করে: উপরের কভার অ্যাসেম্বলি, চেম্বার অ্যাসেম্বলি, হিটিং সিস্টেম, ক্রুসিবল রোটেশন মেকানিজম, লোয়ার কভার লিফটিং মেকানিজম, এবং ইলেকট্রিক্যাল কন্ট্রোল সিস্টেম।

2.1 হিটিং সিস্টেম চিত্র 3 তে দেখানো হয়েছে, হিটিং সিস্টেমটি ইন্ডাকশন হিটিং গ্রহণ করে এবং এটি একটি ইন্ডাকশন কয়েল দ্বারা গঠিত, একটিগ্রাফাইট ক্রুসিবল, একটি নিরোধক স্তর (অনমনীয় অনুভূত, নরম অনুভূত) ইত্যাদি। মাঝারি ফ্রিকোয়েন্সি বিকল্প কারেন্ট যখন গ্রাফাইট ক্রুসিবলের বাইরের চারপাশে মাল্টি-টার্ন ইন্ডাকশন কয়েলের মধ্য দিয়ে যায়, তখন গ্রাফাইট ক্রুসিবলে একই কম্পাঙ্কের একটি প্ররোচিত চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হবে, যা একটি প্ররোচিত ইলেক্ট্রোমোটিভ বল তৈরি করবে। যেহেতু উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্রাফাইট ক্রুসিবল উপাদানের ভাল পরিবাহিতা রয়েছে, তাই ক্রুসিবল প্রাচীরে একটি প্ররোচিত কারেন্ট তৈরি হয়, যা একটি এডি কারেন্ট তৈরি করে। লরেন্টজ ফোর্সের ক্রিয়ায়, প্ররোচিত স্রোত শেষ পর্যন্ত ক্রুসিবলের বাইরের দেয়ালে একত্রিত হবে (অর্থাৎ, ত্বকের প্রভাব) এবং ধীরে ধীরে রেডিয়াল দিক বরাবর দুর্বল হয়ে যাবে। এডি স্রোতের অস্তিত্বের কারণে, ক্রুসিবলের বাইরের দেয়ালে জুল তাপ উৎপন্ন হয়, যা বৃদ্ধি ব্যবস্থার উত্তাপের উৎস হয়ে ওঠে। জুল তাপের আকার এবং বিতরণ সরাসরি ক্রুসিবলের তাপমাত্রার ক্ষেত্র নির্ধারণ করে, যা ফলস্বরূপ স্ফটিকের বৃদ্ধিকে প্রভাবিত করে।

চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে, ইন্ডাকশন কয়েল হল হিটিং সিস্টেমের একটি মূল অংশ। এটি স্বাধীন কুণ্ডলী কাঠামোর দুটি সেট গ্রহণ করে এবং যথাক্রমে উপরের এবং নিম্ন নির্ভুল গতি প্রক্রিয়ার সাথে সজ্জিত। পুরো হিটিং সিস্টেমের বেশিরভাগ বৈদ্যুতিক তাপ ক্ষতি কুণ্ডলী দ্বারা বহন করা হয়, এবং জোরপূর্বক কুলিং সঞ্চালিত করা আবশ্যক। কয়েলটিকে একটি তামার নল দিয়ে ক্ষতবিক্ষত করা হয় এবং ভিতরে জল দিয়ে ঠান্ডা করা হয়। প্ররোচিত কারেন্টের ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা 8~12 kHz। ইন্ডাকশন হিটিং এর ফ্রিকোয়েন্সি গ্রাফাইট ক্রুসিবলের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের অনুপ্রবেশ গভীরতা নির্ধারণ করে। কয়েল মোশন মেকানিজম একটি মোটর চালিত স্ক্রু পেয়ার মেকানিজম ব্যবহার করে। ইন্ডাকশন কয়েল পাউডারের পরমানন্দ অর্জনের জন্য অভ্যন্তরীণ গ্রাফাইট ক্রুসিবলকে গরম করতে ইন্ডাকশন পাওয়ার সাপ্লাইয়ের সাথে সহযোগিতা করে। একই সময়ে, কয়েলের দুটি সেটের শক্তি এবং আপেক্ষিক অবস্থান নিয়ন্ত্রিত হয় যাতে বীজ স্ফটিকের তাপমাত্রা নিম্ন মাইক্রো-পাউডারের তুলনায় কম থাকে, যা বীজ স্ফটিক এবং পাউডারের মধ্যে একটি অক্ষীয় তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে। ক্রুসিবল, এবং সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক এ একটি যুক্তিসঙ্গত রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট গঠন করে।

2.2 বড় আকারের বৃদ্ধির সময় ক্রুসিবল ঘূর্ণন প্রক্রিয়াসিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক, গহ্বরের ভ্যাকুয়াম পরিবেশে ক্রুসিবলকে প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা অনুসারে ঘূর্ণায়মান রাখা হয় এবং গ্রেডিয়েন্ট তাপ ক্ষেত্র এবং গহ্বরের নিম্ন-চাপের অবস্থা স্থিতিশীল রাখা প্রয়োজন। চিত্র 5 এ দেখানো হয়েছে, ক্রুসিবলের স্থিতিশীল ঘূর্ণন অর্জনের জন্য একটি মোটর-চালিত গিয়ার জোড়া ব্যবহার করা হয়। একটি চৌম্বকীয় তরল সিলিং কাঠামো ঘূর্ণায়মান শ্যাফ্টের গতিশীল সিলিং অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়। চৌম্বক তরল সীল চুম্বক, চৌম্বক মেরু জুতা এবং চৌম্বক হাতা মধ্যে গঠিত একটি ঘূর্ণমান চৌম্বক ক্ষেত্র সার্কিট ব্যবহার করে মেরু জুতার ডগা এবং হাতার মধ্যে চৌম্বকীয় তরলকে দৃঢ়ভাবে শোষণ করে একটি O-রিং-এর মতো তরল রিং তৈরি করে, সম্পূর্ণরূপে ব্লক করে। সিল করার উদ্দেশ্য অর্জনের ফাঁক। যখন ঘূর্ণন গতি বায়ুমণ্ডল থেকে ভ্যাকুয়াম চেম্বারে প্রেরণ করা হয়, তখন তরল ও-রিং গতিশীল সিলিং ডিভাইসটি কঠিন সিলিংয়ের সহজ পরিধান এবং কম জীবনের অসুবিধাগুলি কাটিয়ে উঠতে ব্যবহৃত হয় এবং তরল চৌম্বকীয় তরল পুরো সিল করা স্থানটি পূরণ করতে পারে, এইভাবে সমস্ত চ্যানেলগুলিকে ব্লক করে যা বায়ু ফুটো করতে পারে এবং ক্রুসিবল চলাচল এবং থামার দুটি প্রক্রিয়াতে শূন্য ফুটো অর্জন করে। চৌম্বকীয় তরল এবং ক্রুসিবল সমর্থন চৌম্বকীয় তরল এবং ক্রুসিবল সমর্থনের উচ্চ-তাপমাত্রার প্রযোজ্যতা নিশ্চিত করতে এবং তাপ ক্ষেত্রের অবস্থার স্থিতিশীলতা অর্জনের জন্য একটি জল-কুলিং কাঠামো গ্রহণ করে।

2.3 নিম্ন কভার উত্তোলন প্রক্রিয়া

নিম্ন কভার উত্তোলন পদ্ধতিতে একটি ড্রাইভ মোটর, একটি বল স্ক্রু, একটি রৈখিক গাইড, একটি উত্তোলন বন্ধনী, একটি ফার্নেস কভার এবং একটি ফার্নেস কভার বন্ধনী থাকে। মোটরটি নিম্ন কভারের উপরে এবং নীচের গতিবিধি উপলব্ধি করার জন্য একটি রিডুসারের মাধ্যমে স্ক্রু গাইড জোড়ার সাথে সংযুক্ত ফার্নেস কভার বন্ধনীটি চালায়।

নীচের কভার উত্তোলন প্রক্রিয়াটি বড় আকারের ক্রুসিবল স্থাপন এবং অপসারণকে সহজ করে এবং আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে, নিম্ন চুল্লি কভারের সিলিং নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে। পুরো প্রক্রিয়া চলাকালীন, চেম্বারে চাপ পরিবর্তনের পর্যায় থাকে যেমন ভ্যাকুয়াম, উচ্চ চাপ এবং নিম্নচাপ। নিম্ন কভারের কম্প্রেশন এবং সিলিং অবস্থা সরাসরি প্রক্রিয়া নির্ভরযোগ্যতা প্রভাবিত করে। একবার উচ্চ তাপমাত্রার অধীনে সীল ব্যর্থ হলে, পুরো প্রক্রিয়াটি বাতিল করা হবে। মোটর সার্ভো কন্ট্রোল এবং লিমিট ডিভাইসের মাধ্যমে, নিচের কভার অ্যাসেম্বলি এবং চেম্বারের নিবিড়তা নিয়ন্ত্রিত হয় যাতে প্রক্রিয়ার চাপের স্থায়িত্ব নিশ্চিত করার জন্য ফার্নেস চেম্বার সিলিং রিংয়ের কম্প্রেশন এবং সিল করার সর্বোত্তম অবস্থা অর্জন করা হয়, যেমন চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। .

2.4 বৈদ্যুতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক বৃদ্ধির সময়, বৈদ্যুতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাকে বিভিন্ন প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে, প্রধানত কয়েল অবস্থানের উচ্চতা, ক্রুসিবল ঘূর্ণন হার, গরম করার শক্তি এবং তাপমাত্রা, বিভিন্ন বিশেষ গ্যাস গ্রহণের প্রবাহ এবং খোলার প্রক্রিয়া সহ সমানুপাতিক ভালভ।

চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে, নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা একটি সার্ভার হিসাবে একটি প্রোগ্রামেবল কন্ট্রোলার ব্যবহার করে, যা কয়েল এবং ক্রুসিবলের গতি নিয়ন্ত্রণ উপলব্ধি করতে বাসের মাধ্যমে সার্ভো ড্রাইভারের সাথে সংযুক্ত থাকে; তাপমাত্রা, চাপ এবং বিশেষ প্রক্রিয়া গ্যাস প্রবাহের রিয়েল-টাইম নিয়ন্ত্রণ উপলব্ধি করার জন্য এটি স্ট্যান্ডার্ড MobusRTU এর মাধ্যমে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রক এবং প্রবাহ নিয়ন্ত্রকের সাথে সংযুক্ত। এটি ইথারনেটের মাধ্যমে কনফিগারেশন সফ্টওয়্যারের সাথে যোগাযোগ স্থাপন করে, রিয়েল টাইমে সিস্টেমের তথ্য বিনিময় করে এবং হোস্ট কম্পিউটারে বিভিন্ন প্রক্রিয়া পরামিতি তথ্য প্রদর্শন করে। অপারেটর, প্রক্রিয়া কর্মী এবং পরিচালকরা মানব-মেশিন ইন্টারফেসের মাধ্যমে নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার সাথে তথ্য বিনিময় করে।

কন্ট্রোল সিস্টেম সমস্ত ফিল্ড ডেটা সংগ্রহ, সমস্ত অ্যাকচুয়েটরগুলির অপারেটিং অবস্থার বিশ্লেষণ এবং প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে যৌক্তিক সম্পর্ক সম্পাদন করে। প্রোগ্রামেবল কন্ট্রোলার হোস্ট কম্পিউটারের নির্দেশাবলী গ্রহণ করে এবং সিস্টেমের প্রতিটি অ্যাকচুয়েটরের নিয়ন্ত্রণ সম্পূর্ণ করে। স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়া মেনুর সঞ্চালন এবং নিরাপত্তা কৌশল সবই প্রোগ্রামেবল কন্ট্রোলার দ্বারা নির্বাহ করা হয়। প্রোগ্রামেবল কন্ট্রোলারের স্থায়িত্ব প্রক্রিয়া মেনু অপারেশনের স্থায়িত্ব এবং নিরাপত্তা নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।

উপরের কনফিগারেশনটি রিয়েল টাইমে প্রোগ্রামেবল কন্ট্রোলারের সাথে ডেটা বিনিময় বজায় রাখে এবং ফিল্ড ডেটা প্রদর্শন করে। এটি অপারেশন ইন্টারফেস যেমন হিটিং কন্ট্রোল, প্রেসার কন্ট্রোল, গ্যাস সার্কিট কন্ট্রোল এবং মোটর কন্ট্রোল দিয়ে সজ্জিত এবং ইন্টারফেসে বিভিন্ন প্যারামিটারের সেটিং মান পরিবর্তন করা যেতে পারে। অ্যালার্ম পরামিতিগুলির রিয়েল-টাইম পর্যবেক্ষণ, স্ক্রিন অ্যালার্ম প্রদর্শন প্রদান, সময় রেকর্ড করা এবং অ্যালার্ম সংঘটন এবং পুনরুদ্ধারের বিস্তারিত তথ্য। সমস্ত প্রক্রিয়া ডেটা, স্ক্রিন অপারেশন সামগ্রী এবং অপারেশন সময় রিয়েল-টাইম রেকর্ডিং। বিভিন্ন প্রক্রিয়া প্যারামিটারের ফিউশন নিয়ন্ত্রণ প্রোগ্রামেবল কন্ট্রোলারের ভিতরে অন্তর্নিহিত কোডের মাধ্যমে উপলব্ধি করা হয় এবং প্রক্রিয়ার সর্বাধিক 100টি ধাপ উপলব্ধি করা যায়। প্রতিটি ধাপে এক ডজনেরও বেশি প্রসেস প্যারামিটার থাকে যেমন প্রসেস অপারেশন টাইম, টার্গেট পাওয়ার, টার্গেট প্রেসার, আর্গন ফ্লো, নাইট্রোজেন প্রবাহ, হাইড্রোজেন প্রবাহ, ক্রুসিবল পজিশন এবং ক্রুসিবল রেট।

3 তাপীয় ক্ষেত্রের সিমুলেশন বিশ্লেষণ

তাপীয় ক্ষেত্রের সিমুলেশন বিশ্লেষণ মডেল প্রতিষ্ঠিত হয়। চিত্র 8 হল ক্রুসিবল গ্রোথ চেম্বারে তাপমাত্রার মেঘের মানচিত্র। 4H-SiC একক ক্রিস্টালের বৃদ্ধির তাপমাত্রা পরিসীমা নিশ্চিত করার জন্য, বীজ স্ফটিকের কেন্দ্রের তাপমাত্রা 2200℃ এবং প্রান্তের তাপমাত্রা 2205.4℃ গণনা করা হয়। এই সময়ে, ক্রুসিবল শীর্ষের কেন্দ্রের তাপমাত্রা হল 2167.5℃, এবং পাউডার এলাকার সর্বোচ্চ তাপমাত্রা (সাইড ডাউন) হল 2274.4℃, যা একটি অক্ষীয় তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে।

ক্রিস্টালের রেডিয়াল গ্রেডিয়েন্ট ডিস্ট্রিবিউশন চিত্র 9-এ দেখানো হয়েছে। বীজ স্ফটিক পৃষ্ঠের নিম্ন পার্শ্বীয় তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট স্ফটিক বৃদ্ধির আকারকে কার্যকরভাবে উন্নত করতে পারে। বর্তমান গণনাকৃত প্রাথমিক তাপমাত্রার পার্থক্য হল 5.4℃, এবং সামগ্রিক আকৃতি প্রায় সমতল এবং সামান্য উত্তল, যা বীজ স্ফটিক পৃষ্ঠের রেডিয়াল তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের নির্ভুলতা এবং অভিন্নতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।

কাঁচামালের পৃষ্ঠ এবং বীজ স্ফটিক পৃষ্ঠের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য বক্ররেখা চিত্র 10-এ দেখানো হয়েছে। উপাদান পৃষ্ঠের কেন্দ্রের তাপমাত্রা 2210℃ এবং উপাদান পৃষ্ঠ এবং বীজের মধ্যে 1℃/সেমি অনুদৈর্ঘ্য তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট গঠিত হয়। স্ফটিক পৃষ্ঠ, যা একটি যুক্তিসঙ্গত সীমার মধ্যে।

আনুমানিক বৃদ্ধির হার চিত্র 11-এ দেখানো হয়েছে। খুব দ্রুত বৃদ্ধির হার পলিমারফিজম এবং স্থানচ্যুতির মতো ত্রুটির সম্ভাবনা বাড়িয়ে দিতে পারে। বর্তমান আনুমানিক বৃদ্ধির হার 0.1 মিমি/ঘন্টার কাছাকাছি, যা একটি যুক্তিসঙ্গত সীমার মধ্যে।

তাপীয় ক্ষেত্রের সিমুলেশন বিশ্লেষণ এবং গণনার মাধ্যমে, এটি পাওয়া যায় যে বীজ স্ফটিকের কেন্দ্রের তাপমাত্রা এবং প্রান্তের তাপমাত্রা 8 ইঞ্চি স্ফটিকের রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টের সাথে মিলিত হয়। একই সময়ে, ক্রুসিবলের উপরের এবং নীচে স্ফটিকের দৈর্ঘ্য এবং বেধের জন্য উপযুক্ত একটি অক্ষীয় তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট গঠন করে। গ্রোথ সিস্টেমের বর্তমান গরম করার পদ্ধতিটি 8-ইঞ্চি একক স্ফটিকের বৃদ্ধি পূরণ করতে পারে।

4 পরীক্ষামূলক পরীক্ষা

এটি ব্যবহার করেসিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক বৃদ্ধি চুল্লি, তাপীয় ক্ষেত্রের সিমুলেশনের তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টের উপর ভিত্তি করে, ক্রুসিবল শীর্ষ তাপমাত্রা, গহ্বরের চাপ, ক্রুসিবল ঘূর্ণন গতি এবং উপরের এবং নীচের কয়েলগুলির আপেক্ষিক অবস্থানের মতো পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করে, একটি সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক বৃদ্ধি পরীক্ষা করা হয়েছিল। , এবং একটি 8-ইঞ্চি সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক প্রাপ্ত হয়েছিল (চিত্র 12 এ দেখানো হয়েছে)।

5। উপসংহার

8-ইঞ্চি সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য মূল প্রযুক্তিগুলি, যেমন গ্রেডিয়েন্ট থার্মাল ফিল্ড, ক্রুসিবল মোশন মেকানিজম, এবং প্রক্রিয়া পরামিতিগুলির স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ, অধ্যয়ন করা হয়েছিল। ক্রুসিবল গ্রোথ চেম্বারের তাপীয় ক্ষেত্রটি আদর্শ তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট পেতে সিমুলেটেড এবং বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। পরীক্ষার পরে, ডাবল-কুণ্ডলী আনয়ন গরম করার পদ্ধতিটি বড় আকারের বৃদ্ধি পূরণ করতে পারেসিলিকন কার্বাইড স্ফটিক. এই প্রযুক্তির গবেষণা এবং বিকাশ 8-ইঞ্চি কার্বাইড স্ফটিক প্রাপ্তির জন্য সরঞ্জাম প্রযুক্তি সরবরাহ করে এবং সিলিকন কার্বাইড শিল্পায়নের 6 ইঞ্চি থেকে 8 ইঞ্চিতে রূপান্তরের জন্য সরঞ্জাম ভিত্তি প্রদান করে, সিলিকন কার্বাইড সামগ্রীর বৃদ্ধির দক্ষতা উন্নত করে এবং খরচ কমায়।