كرېمنىي كاربدنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە ئۆسۈش تېخنىكىسى (Ⅰ)

بىرىنچى ، SiC كىرىستالنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە خۇسۇسىيىتى.

SiC بولسا Si ئېلېمېنتى ۋە C ئېلېمېنتى 1: 1 نىسبەتتە شەكىللەنگەن ئىككىلىك بىرىكمە ، يەنى% 50 كرېمنىي (Si) ۋە% 50 كاربون (C) ، ئۇنىڭ ئاساسلىق قۇرۇلما بىرلىكى SI-C تېتراخېدرون.

كرېمنىي كاربون تېدرادرون قۇرۇلمىسىنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى

 مەسىلەن ، سى ئاتومنىڭ دىئامېتىرى چوڭ ، ئالما بىلەن باراۋەر ، C ئاتومنىڭ دىئامېتىرى كىچىك ، ئاپېلسىنغا باراۋەر ، ئوخشاش مىقداردىكى ئاپېلسىن ۋە ئالما بىر يەرگە دۆۋىلەپ SiC خرۇستال ھاسىل قىلىدۇ.

SiC ئىككىلىك بىرىكمە بولۇپ ، ئۇنىڭدا Si-Si زايوم ئاتوم ئارىلىقى 3.89 A ، بۇ بوشلۇقنى قانداق چۈشىنىش كېرەك؟ھازىر بازاردىكى ئەڭ ئېسىل تاش مەتبەئە ماشىنىسىنىڭ تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى 3nm بولۇپ ، 30A ئارىلىقى ، تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى ئاتوم ئارىلىقىنىڭ 8 ھەسسىسىگە تەڭ.

Si-Si زايوم ئېنىرگىيىسى 310 kJ / مول ، شۇڭا سىز زايوم ئېنېرگىيىسىنىڭ بۇ ئىككى ئاتومنى ئايرىۋېتىدىغان كۈچ ئىكەنلىكىنى چۈشىنىۋالالايسىز ، زايوم ئېنېرگىيىسى قانچە چوڭ بولسا ، سىز ئايرىۋېتىشكە ئېھتىياجلىق بولغان كۈچ شۇنچە چوڭ بولىدۇ.

 مەسىلەن ، سى ئاتومنىڭ دىئامېتىرى چوڭ ، ئالما بىلەن باراۋەر ، C ئاتومنىڭ دىئامېتىرى كىچىك ، ئاپېلسىنغا باراۋەر ، ئوخشاش مىقداردىكى ئاپېلسىن ۋە ئالما بىر يەرگە دۆۋىلەپ SiC خرۇستال ھاسىل قىلىدۇ.

SiC ئىككىلىك بىرىكمە بولۇپ ، ئۇنىڭدا Si-Si زايوم ئاتوم ئارىلىقى 3.89 A ، بۇ بوشلۇقنى قانداق چۈشىنىش كېرەك؟ھازىر بازاردىكى ئەڭ ئېسىل تاش مەتبەئە ماشىنىسىنىڭ تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى 3nm بولۇپ ، 30A ئارىلىقى ، تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى ئاتوم ئارىلىقىنىڭ 8 ھەسسىسىگە تەڭ.

Si-Si زايوم ئېنىرگىيىسى 310 kJ / مول ، شۇڭا سىز زايوم ئېنېرگىيىسىنىڭ بۇ ئىككى ئاتومنى ئايرىۋېتىدىغان كۈچ ئىكەنلىكىنى چۈشىنىۋالالايسىز ، زايوم ئېنېرگىيىسى قانچە چوڭ بولسا ، سىز ئايرىۋېتىشكە ئېھتىياجلىق بولغان كۈچ شۇنچە چوڭ بولىدۇ.

كرېمنىي كاربون تېدرادرون قۇرۇلمىسىنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى

 مەسىلەن ، سى ئاتومنىڭ دىئامېتىرى چوڭ ، ئالما بىلەن باراۋەر ، C ئاتومنىڭ دىئامېتىرى كىچىك ، ئاپېلسىنغا باراۋەر ، ئوخشاش مىقداردىكى ئاپېلسىن ۋە ئالما بىر يەرگە دۆۋىلەپ SiC خرۇستال ھاسىل قىلىدۇ.

SiC ئىككىلىك بىرىكمە بولۇپ ، ئۇنىڭدا Si-Si زايوم ئاتوم ئارىلىقى 3.89 A ، بۇ بوشلۇقنى قانداق چۈشىنىش كېرەك؟ھازىر بازاردىكى ئەڭ ئېسىل تاش مەتبەئە ماشىنىسىنىڭ تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى 3nm بولۇپ ، 30A ئارىلىقى ، تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى ئاتوم ئارىلىقىنىڭ 8 ھەسسىسىگە تەڭ.

Si-Si زايوم ئېنىرگىيىسى 310 kJ / مول ، شۇڭا سىز زايوم ئېنېرگىيىسىنىڭ بۇ ئىككى ئاتومنى ئايرىۋېتىدىغان كۈچ ئىكەنلىكىنى چۈشىنىۋالالايسىز ، زايوم ئېنېرگىيىسى قانچە چوڭ بولسا ، سىز ئايرىۋېتىشكە ئېھتىياجلىق بولغان كۈچ شۇنچە چوڭ بولىدۇ.

 مەسىلەن ، سى ئاتومنىڭ دىئامېتىرى چوڭ ، ئالما بىلەن باراۋەر ، C ئاتومنىڭ دىئامېتىرى كىچىك ، ئاپېلسىنغا باراۋەر ، ئوخشاش مىقداردىكى ئاپېلسىن ۋە ئالما بىر يەرگە دۆۋىلەپ SiC خرۇستال ھاسىل قىلىدۇ.

SiC ئىككىلىك بىرىكمە بولۇپ ، ئۇنىڭدا Si-Si زايوم ئاتوم ئارىلىقى 3.89 A ، بۇ بوشلۇقنى قانداق چۈشىنىش كېرەك؟ھازىر بازاردىكى ئەڭ ئېسىل تاش مەتبەئە ماشىنىسىنىڭ تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى 3nm بولۇپ ، 30A ئارىلىقى ، تاش مەتبەئەنىڭ توغرىلىقى ئاتوم ئارىلىقىنىڭ 8 ھەسسىسىگە تەڭ.

Si-Si زايوم ئېنىرگىيىسى 310 kJ / مول ، شۇڭا سىز زايوم ئېنېرگىيىسىنىڭ بۇ ئىككى ئاتومنى ئايرىۋېتىدىغان كۈچ ئىكەنلىكىنى چۈشىنىۋالالايسىز ، زايوم ئېنېرگىيىسى قانچە چوڭ بولسا ، سىز ئايرىۋېتىشكە ئېھتىياجلىق بولغان كۈچ شۇنچە چوڭ بولىدۇ.

بىزگە مەلۇمكى ، ھەر بىر ماددا ئاتومدىن تەركىب تاپقان ، خرۇستالنىڭ قۇرۇلمىسى ئاتومنىڭ دائىملىق ئورۇنلاشتۇرۇشى بولۇپ ، تۆۋەندىكىلەرگە ئوخشاش ئۇزۇن مۇساپىلىك تەرتىپ دەپ ئاتىلىدۇ.ئەڭ كىچىك خرۇستال بىرلىك ھۈجەيرە دەپ ئاتىلىدۇ ، ئەگەر ھۈجەيرە كۇب قۇرۇلمىسى بولسا ، ئۇ يېقىن ئورالغان كۇب دەپ ئاتىلىدۇ ، ھۈجەيرە ئالتە تەرەپلىك قۇرۇلما ، ئۇ يېقىن ئورالغان ئالتە تەرەپلىك دەپ ئاتىلىدۇ.

كۆپ ئۇچرايدىغان SiC كىرىستال تىپلىرى 3C-SiC ، 4H-SiC ، 6H-SiC ، 15R-SiC قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. ئۇلارنىڭ c ئوق يۆنىلىشىدىكى رەت تەرتىپى رەسىمدە كۆرسىتىلدى.

 

بۇنىڭ ئىچىدە 4H-SiC نىڭ ئاساسىي رەت تەرتىپى ABCB ...6H-SiC نىڭ ئاساسلىق تىزىش تەرتىپى ABCACB ...;15R-SiC نىڭ ئاساسلىق تىزىش تەرتىپى ABCACBCABACABCB ....

 

بۇنى ئۆي سېلىشتىكى خىش دەپ قاراشقا بولىدۇ ، ئۆي خىشلىرىنىڭ بەزىلىرىنى قويۇشنىڭ ئۈچ خىل ئۇسۇلى بار ، بەزىلىرىنىڭ تۆت خىل قويۇش ئۇسۇلى بار ، بەزىلىرىنىڭ ئالتە خىل ئۇسۇلى بار.
بۇ كۆپ ئۇچرايدىغان SiC كىرىستال تىپىنىڭ ئاساسلىق ھۈجەيرە پارامېتىرلىرى جەدۋەلدە كۆرسىتىلدى:

A, b, c ۋە بۇلۇڭلار نېمىدىن دېرەك بېرىدۇ؟SiC يېرىم ئۆتكۈزگۈچتىكى ئەڭ كىچىك بىرلىك ھۈجەيرىسىنىڭ قۇرۇلمىسى مۇنداق تەسۋىرلەنگەن:

ئوخشاش كاتەكچىگە كەلسەك ، خرۇستال قۇرۇلمامۇ ئوخشىمايدۇ ، بۇ بىز لاتارىيە سېتىۋالغانغا ئوخشاش ، مۇكاپاتقا ئېرىشكەن نومۇر 1 ، 2 ، 3 ، سىز 1 ، 2 ، 3 ئۈچ نومۇر سېتىۋالغان ، ئەمما نومۇر رەتلەنگەن بولسا ئوخشىمايدىغان يېرى ، ئۇتۇپ چىققان سومما ئوخشىمايدۇ ، شۇڭا ئوخشاش كىرىستالنىڭ سانى ۋە تەرتىپىنى ئوخشاش خرۇستال دېيىشكە بولىدۇ.
تۆۋەندىكى رەسىمدە ئىككى تىپىك تىزىش ھالىتى كۆرسىتىلدى ، پەقەت ئۈستۈنكى ئاتومنىڭ تىزىش ھالىتىدىكى پەرق ، خرۇستال قۇرۇلما ئوخشىمايدۇ.

SiC تەرىپىدىن شەكىللەنگەن كىرىستال قۇرۇلما تېمپېراتۇرا بىلەن كۈچلۈك مۇناسىۋەتلىك.1900 ~ 2000 high يۇقىرى تېمپېراتۇرىنىڭ تەسىرىدە ، 3C-SiC قۇرۇلما مۇقىملىقى ياخشى بولمىغاچقا ، ئاستا-ئاستا 6H-SiC قاتارلىق ئالتە تەرەپلىك SiC پولىمېرغا ئۆزگىرىدۇ.بۇ دەل SiC پولىمورفنىڭ شەكىللىنىش ئېھتىماللىقى بىلەن تېمپېراتۇرىنىڭ كۈچلۈك باغلىنىشى ۋە 3C-SiC نىڭ مۇقىمسىزلىقى ئوتتۇرىسىدىكى كۈچلۈك باغلىنىش سەۋەبىدىن ، 3C-SiC نىڭ ئېشىش سۈرئىتىنى ياخشىلاش تەس ، تەييارلىق قىلىش تەس.4H-SiC ۋە 6H-SiC نىڭ ئالتە تەرەپلىك سىستېمىسى ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان ۋە تەييارلاش ئاسان بولۇپ ، ئۆزىنىڭ ئالاھىدىلىكى سەۋەبىدىن كەڭ كۆلەمدە تەتقىق قىلىنغان.

 SiC كىرىستالدىكى SI-C زايومنىڭ ئۇزۇنلۇقى ئاران 1.89A ، ئەمما باغلاش ئېنېرگىيىسى 4.53eV گە يېتىدۇ.شۇڭلاشقا ، باغلىنىش ھالىتى بىلەن باغلىنىشقا قارشى تۇرۇش ئوتتۇرىسىدىكى ئېنېرگىيە سەۋىيىسى پەرقى ئىنتايىن چوڭ ، كەڭ بەلۋاغ پەرقى شەكىللىنىدۇ ، بۇ Si ۋە GaAs نىڭ نەچچە ھەسسىسىگە تەڭ.بەلۋاغ پەرقىنىڭ كەڭلىكى يۇقىرى تېمپېراتۇرا كىرىستال قۇرۇلمىسىنىڭ مۇقىملىقىدىن دېرەك بېرىدۇ.مۇناسىۋەتلىك ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرى يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا مۇقىم مەشغۇلاتنىڭ ئالاھىدىلىكىنى ۋە ئاددىي ئىسسىقلىق تارقىتىش قۇرۇلمىسىنى ھېس قىلالايدۇ.

Si-C زايومىنىڭ زىچ باغلىنىشى رېشاتكىنىڭ يۇقىرى تەۋرىنىش چاستوتىسىغا ، يەنى يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك فونونغا ئىگە قىلىدۇ ، يەنى SiC كىرىستالنىڭ تويۇنغان ئېلېكتروننىڭ يۆتكىلىشچانلىقى ۋە ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ يۇقىرى ئىكەنلىكى ، مۇناسىۋەتلىك ئېلېكترون ئۈسكۈنىلىرىنىڭ a تېخىمۇ يۇقىرى ئالماشتۇرۇش سۈرئىتى ۋە ئىشەنچلىكلىكى ، بۇ ئۈسكۈنىنىڭ ھەددىدىن زىيادە قىزىپ كېتىش خەۋپىنى تۆۋەنلىتىدۇ.بۇنىڭدىن باشقا ، SiC نىڭ پارچىلىنىش مەيدانىنىڭ كۈچلۈكلۈكى ئۇنىڭ تېخىمۇ يۇقىرى دوپپا قويۇقلۇقىغا ئېرىشىشىگە ۋە قارشىلىق كۈچىنىڭ تۆۋەن بولۇشىغا شارائىت ھازىرلاپ بېرىدۇ.

 ئىككىنچىدىن ، SiC كىرىستال تەرەققىيات تارىخى

 1905-يىلى ، دوكتور ھېنرى مويسان ئازگالدا تەبىئىي SiC خرۇستالنى بايقىغان بولۇپ ، ئۇ بۇ ئالماسقا ئوخشايدىغانلىقىنى بايقىغان ۋە ئۇنىڭغا موسان ئالماس دەپ ئىسىم قويغان.

 ئەمەلىيەتتە ، 1885-يىلىلا ، ئاچېسون كوكنى سىلىتسىي بىلەن ئارىلاشتۇرۇپ ئېلېكتر ئوچىقىدا قىزىتىش ئارقىلىق SiC غا ئېرىشكەن.ئەينى ۋاقىتتا كىشىلەر ئۇنى ئالماسنىڭ ئارىلاشمىسى دەپ خاتا چۈشىنىپ ، ئۇنى ئېمېر دەپ ئاتىغان.

 1892-يىلى ، ئاچېسون بىرىكتۈرۈش جەريانىنى ياخشىلاپ ، كۋارتس قۇم ، كوكۇس ، ئاز مىقداردا ياغاچ ئۆزىكى ۋە NaCl نى ئارىلاشتۇرۇپ ، ئېلېكتر ئەگمە ئوچاقتا 2700 to غىچە قىزىتىپ ، مۇۋەپپەقىيەتلىك ھالدا سىيرىلما SiC خرۇستالغا ئېرىشتى.SiC كىرىستاللىرىنى بىرىكتۈرۈشنىڭ ئۇسۇلى Acheson ئۇسۇلى دەپ ئاتالغان بولۇپ ، يەنىلا سانائەتتە SiC سۈرتكۈچ ئىشلەپچىقىرىشنىڭ ئاساسلىق ئۇسۇلى.بىرىكمە خام ئەشيانىڭ ساپلىقى تۆۋەن ۋە يىرىك بىرىكتۈرۈش جەريانى سەۋەبىدىن ، ئاچېسون ئۇسۇلى تېخىمۇ كۆپ SiC بۇلغانمىسى ، خرۇستال مۇكەممەللىكى ۋە كىچىك خرۇستال دىئامېتىرىنى ئىشلەپچىقىرىدۇ ، بۇ يېرىم ئۆتكۈزگۈچ سانائىتىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى ، ساپلىقى يۇقىرى ۋە يۇقىرى تەلىپىنى قاندۇرۇش تەس. -كۆپ كىرىستال ، ئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى ياساشقا ئىشلىتىشكە بولمايدۇ.

 فىلىپس تەجرىبىخانىسى لېلى 1955-يىلى SiC يەككە كرىستالنى يېتىشتۈرۈشنىڭ يېڭى ئۇسۇلىنى ئوتتۇرىغا قويدى. بۇ خىل ئۇسۇلدا ، گرافت كرېستال ئۆسۈش قاچىسى ، SiC پاراشوك كىرىستاللىقى SiC خرۇستالنى يېتىشتۈرۈشنىڭ خام ئەشياسى ، يىرىك گرافت ئايرىپ ئىشلىتىلىدۇ. ئۆسۈۋاتقان خام ئەشيانىڭ مەركىزىدىن كاۋاك رايون.ئۆسكەندە ، گرافىك ھالقىلىق Ar ياكى H2 ئاتموسفېراسى ئاستىدا 2500 to غىچە قىزىتىلىدۇ ، ئەتراپتىكى SiC پاراشوكى ئىنچىكە ۋە پارچىلىنىپ Si ۋە C ھور فازا ماددىلىرىغا ئايلىنىدۇ ، SiC كىرىستاللىقى گازدىن كېيىن ئوتتۇرا كاۋاك رايونىدا ئۆستۈرۈلىدۇ. ئاقما گرافت ئارقىلىق تارقىلىدۇ.

ئۈچىنچىسى ، SiC خرۇستال ئۆسۈش تېخنىكىسى

SiC نىڭ يەككە كىرىستال ئۆسۈشى ئۆزىگە خاس ئالاھىدىلىككە ئىگە.بۇ ئاساسلىقى ئاتموسفېرا بېسىمىدا Si: C = 1: 1 نىڭ ستونىئومىتىرلىق نىسبىتى بىلەن سۇيۇقلۇق باسقۇچىنىڭ يوقلۇقىدىن كېلىپ چىققان بولۇپ ، ئۇ يېرىم ئۆتكۈزگۈچنىڭ ھازىرقى ئاساسىي ئېشىش جەريانىدا قوللىنىلغان تېخىمۇ پىشىپ يېتىلگەن ئۇسۇللار بىلەن يېتىشەلمەيدۇ. سانائەت - cZ ئۇسۇلى ، چۈشۈش ھالقىلىق ئۇسۇل ۋە باشقا ئۇسۇللار.نەزەرىيىۋى ھېسابلاشقا ئاساسلانغاندا ، بېسىم 10E5atm دىن يۇقىرى ، تېمپېراتۇرا 3200 than دىن يۇقىرى بولغاندا ، Si: C = 1: 1 ئېرىتمىسىنىڭ ستوئىئومومېتىر نىسبىتىگە ئېرىشكىلى بولىدۇ.بۇ مەسىلىنى يېڭىش ئۈچۈن ، ئالىملار توختىماي تىرىشچانلىق كۆرسىتىپ ، يۇقىرى كىرىستال سۈپەتلىك ، چوڭ-كىچىكلىكى ۋە ئەرزان باھالىق SiC كىرىستاللىرىغا ئېرىشىش ئۈچۈن ھەر خىل ئۇسۇللارنى ئوتتۇرىغا قويدى.ھازىر ئاساسلىق ئۇسۇللار PVT ئۇسۇلى ، سۇيۇقلۇق فازا ئۇسۇلى ۋە يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ھورنىڭ خىمىيىلىك چۆكۈش ئۇسۇلى.