Cén fáth go bhfuil graifít ard-íonachta ríthábhachtach chun lochtanna eipitacsais SiC a rialú

Bíonn tionchar ag athruithe beaga sa timpeallacht fáis ar cháilíocht na sceallóige sileacain charbaíde (SiC) a tháirgtear. Réimse nach gcuireann go leor daoine san áireamh ná an graifít atá ag líneáil an imoibritheora. Seasann sé tástáil an teasa mhóir a fhaightear taobh istigh den imoibritheoir agus é ag tacú leis an sceallóg agus á suíomh le linn eipitacsais. Má tá an graifít neamhíon nó struchtúrtha go neamhrialta, is féidir píosaí beaga ábhair nó imoibriú nach dteastaíonn a thaisceadh le linn an phróisis fáis. Is féidir le fadhbanna beaga ar dhromchla na graifít fás i lochtanna móra sceallóige, rud a fhágann níos mó oibre agus toradh níos ísle do mhonaróirí sceallóga. Dá bhrí sin, riocht agus glaineacht an sceallóige... Gabhdóir graifíte is ceist níos tábhachtaí í ná mar a shílfeadh formhór na ndaoine.

Cén tionchar a bhíonn ag íonacht grafíte ar shaincheisteanna cáithníní i seomraí eipitacsacha?

Is locht forleathan ar an vaiféar iad cáithníní i seomraí eipitacsacha SiC, agus is minic a bhíonn graifít páirteach sa phróiseas. Bíonn na codanna graifíte i gcrios te an imoibritheora SiC, ag iompar an vaiféir agus ag dul i bhfeidhm ar na comhrianta teirmeacha. Le húsáid graifíte nach bhfuil chomh híon, is féidir le neamhíonachtaí rianúla, amhail truailleáin mhiotalacha, luaithreach, nó iarmhair phróisis, gás a bhaint as an ngraifít go mall le himeacht ama le linn fáis ardteochta. Is minic nach féidir na neamhíonachtaí a scaoileann gás a bhrath sa seomra, ach tuirlingíonn siad ar dhromchla an vaiféir sa deireadh, nó bíonn siad mar chuid den chéim gháis. Mar shampla, in aon fheidhmchlár amháin roghnaigh monarcha graifít de ghrád níos ísle chun coigilteas costais a dhéanamh. Cé nach raibh aon fhadhbanna le feiceáil le linn ritheanna gearra ar dtús, tar éis roinnt timthriallta de... Sic eipitacsaíocht Breathnaíodh poill bheaga randamacha agus spotaí garbha ar dhromchla an tsliabháin. Rianaíodh foinse na lochtanna sin chuig micreacháithníní a astaíodh ó shealbhóir nó ó ghabhdóir graifíte. Rachadh na cáithníní isteach sa seomra fáis agus ghníomhódh siad mar shíolta ar bhealach neamh-inmhianaithe. Chuirfeadh dlús míchothrom na coda graifíte le micrea-scoilteadh ar dhromchla na coda freisin nuair a théitear í, rud a fhágann go gcailltear cáithníní mín isteach sa seomra le himeacht ama, cé go bhféadfadh an chuid a bheith glan. Dá bhrí sin, is tasc gnáthaimh i monarchana é monatóireacht a dhéanamh ar fhoinse na graifíte agus a stair chun lochtanna a bhaineann le cáithníní a sheachaint. Is inmhianaithe go ginearálta graifít ardíonachta le méid rialaithe luaithreach, go háirithe le haghaidh táirgeachtaí fadtéarmacha. Déantar monatóireacht freisin ar chomhaireamh timthriallta teirmeacha na gcodanna toisc go gcaillfidh ábhair cáithníní fiú tar éis próiseálacha tosaigh maithe. Chomh maith leis sin, bíonn tionchar ag an modh cothabhála do chodanna graifíte ar lochtanna. Mar shampla, dhéanfadh nósanna imeachta glantacháin ionsaitheacha damáiste do dhromchla na graifíte agus bheadh ​​​​micrea-scoilteanna mar thoradh orthu. Is é an modh is fearr ná próiseas glantacháin éadrom, rialaithe le hidirghníomhaíocht fhisiciúil íosta leis na codanna graifíte. Ar chúiseanna eacnamaíocha, d’fhéadfadh sé a bheith níos fearr na codanna a athsholáthar níos luaithe ná mar a bhíothas ag súil leis ná déileáil le caillteanas toraidh ag céimeanna níos déanaí. Go hachomair, bíonn rialú giniúna cáithníní i bpróiseas tipiciúil eipitacsaithe SiC bunaithe ar mhionsonraí beaga maidir le cáilíocht ábhair agus cleachtais láimhseála. Tá saincheist cháilíocht na graifíte i gcroílár na ceiste.

Riachtanais Ábhartha le haghaidh Páirteanna agus Gabhdóirí Eipiteacsacha SiC Ard-Deireadh

I gcás eipitacsaíocht SiC, is mó ná díreach an vaiféar a 'shealbhú' atá sna codanna san imoibritheoir. Bíonn tionchar díreach ag gabhdóirí, iompróirí graifíte agus comhpháirteanna crios te san imoibritheoir ar fhás criostail. Sin é an fáth go bhfuil na hábhair an-éilitheach agus go léireofar locht beag mar locht ar an vaiféar sa deireadh. Is riachtanas bunúsach é cobhsaíocht theirmeach ard. Téitear na codanna go teochtaí an-arda ar feadh i bhfad (uaireanta timthriallta téimh/fuaraithe athchleachtacha). Saobhadh ábhar nach féidir leis cobhsaíocht a choinneáil ag na teochtaí seo agus d'fhéadfadh sé scoilteadh sa deireadh. Is féidir le hathruithe beaga ar gheoiméadracht sreabhadh gáis agus dáileadh teasa a athrú go suntasach, rud a eascraíonn i bhfás criostail neamh-aonfhoirmeach ar dhromchla an vaiféir. Is fachtóir ríthábhachtach eile é íonacht. Éilíonn próisis SiC ard-deireadh cion miotail an-íseal agus leibhéal luaithreach an-íseal i gcomhpháirteanna bunaithe ar ghraifít. Le linn oibríochta, sceithfidh na rianmhiotail amach go mall as na codanna, is féidir leis na truailleáin scaipeadh isteach sa seomra agus éilliú cáithníní nó lochtanna criostail áitiúla a bheith mar thoradh air. I roinnt monarchana, tá locht cruachta randamach rianaithe go dtí baisc amháin de ghabhdóir éillithe. Is riachtanas tábhachtach é struchtúr dromchla. Cabhróidh dromchla réidh agus cothrom le sceitheadh ​​cáithníní a laghdú le linn an timthrialla téimh/fuaraithe. Brisfidh dromchla neamh-aonfhoirmeach, nó póir laistigh den struchtúr dromchla, síos go leanúnach le linn oibríochta agus ar an gcaoi sin ginfidh sé foinse sheasta cáithníní isteach sa seomra. Is riachtanas riachtanach eile é cáilíocht an sciath. Úsáideann go leor gabhdóirí ard-deireadh sciath SiC mar shraith chosanta. Caithfidh an sciath cloí go maith leis an ábhar bonn agus caithfidh sé oibriú fada a sheasamh. Nochtfaidh droch-nascadh agus dí-lannú an graifít bonn go díreach don timpeallacht imoibrithe gharbh. Feicimid é seo go minic in iarratais iarbhír: mar shampla, feicfidh monarcha vaiféir atá ag rith le haghaidh baisc táirgthe fada go bhfuil an ráta locht ag dul suas go seasta tar éis na céadta timthriall. Nochtfaidh cigireacht an ghabhdóra caitheamh beag ar an sciath agus creimeadh imeall. Tabharfaidh athrú nó athsholáthar an chomhpháirte an ráta locht ar ais go leibhéal inghlactha. Ní hamháin faoi fheidhmíocht tosaigh na gcomhpháirteanna atá roghnú na n-ábhar ceart, ach faoi chobhsaíocht an ábhair i dtimthriallta arís agus arís eile.

Éifeachtaí Struchtúr Gráin ar Chobhsaíocht Theirmeach i gCórais AIXTRON G10

Struchtúr gráin comhpháirteanna graifíte taobh istigh de SiC ardteochta Fás eipitacsach Bíonn tionchar mór ag córas, amhail AIXTRON G10, ar chobhsaíocht theirmeach. Baineann sé seo le hathruithe tríthoiseacha, coinneáil cruth, agus freagairt do thimthriall teirmeach. Ní solad monailiteach é graifít. Tá sé comhdhéanta de chriostailítí nó gráin iomadúla. D’fhéadfadh treoshuíomhanna difriúla a bheith ag na criostailítí aonair. Nuair a bhíonn smacht bocht ar mhéid na ngrán laistigh den chomhpháirt graifíte, eascraíonn dáileadh teasa míchothrom. Téann limistéir den chomhpháirt suas agus fuaraíonn siad ag rátaí difriúla. Cruthaíonn sé seo strus inmheánach ar mhicrileibhéal. De réir a chéile le himeacht ama is cúis leis an strus inmheánach seo dlúth nó saobhadh i gcodanna cosúil leis an ngabhdóir nó iompróir an tsliabháin. Is furasta an próiseas seo a aithint le linn an táirgthe. De ghnáth, feictear é nuair a bhíonn an líne slabháin ag feidhmiú ag teochtaí arda. Tosaíonn cáilíocht an tsliabháin ag imeacht tar éis na céadta timthriall teirmeach. Méadaíonn éagsúlachtaí i dtiús, agus tosaíonn lochtanna imeall ag teacht chun cinn níos rialta. Nuair a dhéantar scrúdú ar na codanna seo, is gnách go mbíonn comharthaí dlúth nó tuirse ábhair orthu. Beidh cobhsaíocht theirmeach i bhfad níos fearr ag struchtúir ghráin mhíne le dáileadh criostailítí rialaithe ná ag gráin gharbha nó struchtúir randamacha. Mar thoradh air sin, beidh aistriú teasa níos cothroime agus pointí struis áitiúla laghdaithe. Le struchtúr gráin ceart, seasfaidh na codanna in aghaidh dlúthú fiú thar na céadta timthriall teirmeach. Mar thoradh ar struchtúir gharbha nó struchtúir gráin atá dáilte go dona, bíonn spotaí laga laistigh den chuid, rud a fhágann go mbíonn scoilteanna beaga ann agus go scaoiltear cáithníní isteach sa seomra sa deireadh. Saincheist thábhachtach eile le breithniú ná friotaíocht in aghaidh turraing theirmeach. Bíonn pointí ann ina mbíonn athrú suntasach teochta ar an gcuid, amhail luchtú isteach san imoibritheoir nó nuair a bhaintear í. Má tá teorainneacha laga idir na gráin, féadfaidh micrea-scoilteanna foirmiú feadh na línte gráin. Cé nach mbíonn teip ar chuid mar thoradh air seo de ghnáth, tugann sé deis do na laigí seo foirmiú san ábhar, rud a fhágann saincheisteanna iontaofachta amach anseo. Déanann formhór na monarchan rianú ar shaolré na coda de réir na n-uaireanta a úsáidtear, agus líon na dtimthriallta teirmeacha agus an chóireáil teasa iomlán. Bíonn saol níos faide agus torthaí níos comhsheasmhaí le himeacht ama ag na codanna a bhfuil struchtúr gráin dea-innealtóireachta acu.

Laghdú ar Éilliú Miotalach i gComhpháirteanna Graifíte Ard-Íonachta

Ceann de na fadhbanna "neamhfheicthe" ach criticiúla in aon chuid graifíte, lena n-áirítear i bpróiseas eipitacsach SiC, is ea an éilliú miotalach. Is féidir le fiú rianta beaga miotail i gcuid graifíte sceith isteach sa phróiseas agus a bheith ina bhfoinse lochtanna atá deacair a rianú in imoibritheoir eipitacsach SiC cosúil leis an AIXTRON G10. De ghnáth, tagann miotail den sórt sin ó na hamhábhair nó ó na céimeanna próiseála éagsúla a bhaineann le monarú an chomhpháirte graifíte. Is coitianta eilimintí cosúil le hiarann, nicil, cailciam agus sóidiam agus fanann siad gafa i mbulc an ghraifíte ag teocht an tseomra, áfach, ag an teocht phróisis ardaithe a úsáidtear in eipitacsach SiC, d'fhéadfadh na heilimintí seo a bheith soghluaiste. Is féidir na miotail rianaithe seo a dhíghásáil sa deireadh nó imirce a dhéanamh ar an dromchla le linn timthriallta téimh/fuaraithe arís agus arís eile sa chrios te, eadhon an gabhdóir nó an t-iompróir vaiféir féin. Bheadh ​​cás tipiciúil mar seo: tosaíonn monarcha baisc táirgthe ag baint úsáide as páirteanna graifíte nua. Tá na chéad chúpla vaiféir ceart go leor agus ní thaispeánann siad aon lochtanna, ach tar éis tréimhse áirithe, tosaíonn lochtanna beaga ag teacht chun cinn. De ghnáth is poill bheaga, lochtanna cruachta randamacha, nó imeachtaí cáithníní gan mhíniú iad. Is furasta amhras mícheart a bheith ort faoi shreabhadh gáis mícheart nó faoi eachtra éillithe le linn glanadh an tseomra. Ach is minic a bhíonn anailís mhionsonraithe ina chúis le scaoileadh mall miotal rian ó chomhpháirteanna graifíte. Tá rialú íonachta na graifíte ar cheann de na príomhghnéithe. I gcás comhpháirteanna criticiúla, is fearr i gcónaí graifít íonaithe ardteochta le cion íseal luaithreach. Baintear formhór na n-iarmhar miotalach leis an gcéim íonúcháin seo. Is féidir le graifít den sórt sin na heilimintí a choinneáil gafa ar feadh tréimhse níos faide fiú faoi thimthriallta téimh/fuaraithe arís agus arís eile. Tá an-tábhacht ag baint le hiniúchadh isteach na gcodanna graifíte i roinnt monarchana freisin. Is féidir le tástáil na mbaisceanna graifíte le teicnící ar nós ICP-OES nó XRF cosc ​​a chur ar úsáid codanna éillithe. Féadfaidh sé cosc ​​a chur freisin ar mheascadh codanna ó fhoinsí éagsúla laistigh den sreabhadh próisis chéanna. Cuidíonn bratuithe ar nós SiC nó TaC leis an bhfadhb a réiteach freisin trí ghníomhú mar bhac idir an chuid graifíte agus an timpeallacht phróisis. Chomh fada agus a bheidh an sciath taiscthe agus nasctha go maith leis an tsubstráit graifíte atá faoi bhun, laghdóidh sé idirghníomhaíocht na coda graifíte leis an timpeallacht phróisis. Ar deireadh ach ní ar a laghad tá láimhseáil agus stóráil na gcodanna graifíte. Is féidir codanna graifíte a éilliú le linn láimhseála le lámhainní salacha, ionstraimí nó trína stóráil ar sheilf neamhghlan. Is féidir leis an éilliú dromchla seo dul isteach sa fhoirnéis le linn an timthrialla téimh. Chun éilliú miotalach páirteanna graifíte a laghdú, is suim go leor iarrachtaí beaga é. Tá gá le hábhar ardíonachta in éineacht le dea-chleachtas láimhseála agus rialú docht próisis.

Cén fáth a n-éilíonn córais Veeco EPIK ábhair ghraifíte thar a bheith íseal-thruaillithe?

Bíonn codanna graifíte laistigh d'ardán Veeco EPIK Systems faoi cheann de na coinníollacha próisis is déine i ndéantúsaíocht leathsheoltóirí. Bíonn na comhpháirteanna seo ag fulaingt ó choinníollacha ardteochta, ceimic gháis ionsaitheach agus timthriallta próisis fada. Dá bhrí sin, tá graifít thar a bheith íseal-thruaillithe ríthábhachtach chun sláine agus glanadh eipitacsach SiC a choinneáil. Tagraíonn truailliú do na póir bheaga inmheánacha atá laistigh den chorp graifíte féin. In ainneoin dromchla réidh go foirfe, is féidir le póir inmheánacha a bheith ann ag gabháil gás próisis, iarmhair agus ceimic ghlantacháin. Ciallaíonn ard-thruailliú níos mó toirte inmheánaí le haghaidh gaisteála, áit ar féidir ábhar a dhíghásáil go mall tar éis nochtadh ardteochta. Ní bhíonn an díghásáil seo líneach i gcónaí agus d'fhéadfadh sé go mbeadh pléascanna mar thoradh air, rud a fhágann go bhfuil an próiseas deacair a rialú. In eipitacsach SiC, tá sé seo thar a bheith díobhálach. Nuair a scaoiltear gáis ón gcorp graifíte, is féidir iad a ionchorprú sa sreabhadh gáis laistigh den seomra eipitacsach, rud a chuireann le cáithníní nach dteastaíonn. Gheobhaidh cáithníní a mbealach isteach ar dhromchla an tsliabháin, rud a mbíonn tionchar aige ar fhás criostail agus is féidir leo lochtanna gan choinne a bheith mar thoradh orthu, amhail poill randamacha, garbhú dromchla nó athruithe áitiúla i dtiús an tsliabháin. Is cás tipiciúil é rampaí táirgthe ina bhfaigheann monarcha ghlan páirteanna nua graifíte do chóras EPIK. D’fhéadfadh na torthaí tosaigh a bheith inghlactha, ach de réir mar a athdhéanann na timthriallta teirmeacha, féadfaidh na rátaí lochtanna dul i méid agus d’fhéadfadh sé nach mbeadh aon rud soiléir le feiceáil i gcigireacht ar an traein phróisis, lena n-áirítear línte gáis, comhlaí agus céimeanna an phróisis ghlantacháin. Is minic a nochtar gurb é an graifít íseal-thruailliúlachta laistigh den chrios ardteochta is cúis leis. Laghdaíonn roghnú graifíte thar a bheith íseal-thruailliúlachta an riosca seo go héifeachtach trí na toirteanna inmheánacha ina bhféadfar speicis ghaiste a cheilt a theorannú, rud a laghdaíonn an dóchúlacht go scaoilfear gás go tobann nuair a théitear é. Tá baint aige freisin le sláine mheicniúil níos fearr. De ghnáth, cuireann struchtúr níos dlúithe graifíte thar a bheith íseal-thruailliúlachta friotaíocht mhéadaithe i gcoinne scoilteadh ar fáil de réir mar a théann an graifít faoi thimthriallta teirmeacha arís agus arís eile. Ina theannta sin, cuireann dromchlaí íseal-thruailliúlachta sláine sciath feabhsaithe chun cinn. Nuair a chuirtear SiC nó ábhair theasfhulangacha eile ar na dromchlaí graifíte seo, cloíonn siad go maith le dromchla nach bhfuil chomh scagach. Is dócha gur mar gheall ar an dlúthchaidreamh méadaithe sa nasc idir an t-ábhar brataithe agus an graifít atá sé seo, rud a fheabhsaíonn marthanacht agus fad saoil na mbratach agus a gcumas feannadh nó scoilteadh. Sa deireadh thiar, cé gur airí ábhartha é graifít thar a bheith íseal-thruaillithe a roghnú i gcás monaraíochta laethúil, soláthraíonn sé sochar an-díreach maidir le torthaí sceallóga cobhsaí, glana, intuartha a bhaint amach laistigh de phróisis eipitacsaithe SiC ard-deireadh.