Vifaa vya umeme vya semicondukta vinachukua nafasi ya msingi katika mifumo ya kielektroniki ya nishati, haswa katika muktadha wa maendeleo ya haraka ya teknolojia kama vile akili ya bandia, mawasiliano ya 5G na magari mapya ya nishati, mahitaji ya utendaji kwa ajili yao yameboreshwa.
Carbudi ya silicon(4H-SiC) imekuwa nyenzo bora kwa utengenezaji wa vifaa vya nguvu vya semicondukta zenye utendakazi wa hali ya juu kutokana na faida zake kama vile mkanda mpana, upitishaji joto wa hali ya juu, nguvu ya uwanja wa kuvunjika kwa hali ya juu, kiwango cha juu cha kuteleza, uthabiti wa kemikali na upinzani wa mionzi. Hata hivyo, 4H-SiC ina ugumu wa juu, brittleness ya juu, inertness kali ya kemikali, na ugumu wa juu wa usindikaji. Ubora wa uso wa kaki yake ya mkatetaka ni muhimu kwa matumizi ya kifaa kikubwa.
Kwa hiyo, kuboresha ubora wa uso wa kaki ndogo za 4H-SiC, hasa kuondoa safu iliyoharibiwa kwenye uso wa usindikaji wa kaki, ni ufunguo wa kufikia ufanisi, hasara ya chini na ubora wa juu wa usindikaji wa kaki ya 4H-SiC.
Jaribio
Jaribio linatumia ingot ya inchi 4 ya N-aina ya 4H-SiC iliyokuzwa kwa njia ya usafirishaji wa mvuke, ambayo huchakatwa kupitia kukata waya, kusaga, kusaga vibaya, kusaga vizuri na kung'aa, na kurekodi unene wa uondoaji wa uso wa C na uso wa Si. na unene wa mwisho wa kaki katika kila mchakato.
Mchoro wa 1 Mchoro wa mpangilio wa muundo wa fuwele wa 4H-SiC
Kielelezo 2 Unene umeondolewa kutoka upande wa C na Si-upande wa 4H-kaki ya SiCbaada ya hatua tofauti za usindikaji na unene wa kaki baada ya usindikaji
Unene, mofolojia ya uso, ukali na sifa za kiufundi za kaki ziliangaziwa kikamilifu na kipima kigezo cha jiometri ya kaki, darubini ya uingiliaji tofauti, darubini ya nguvu ya atomiki, chombo cha kupimia ukali wa uso na nanoindenter. Kwa kuongezea, diffractometer ya mwonekano wa juu wa X-ray ilitumiwa kutathmini ubora wa fuwele wa kaki.
Hatua hizi za majaribio na mbinu za majaribio hutoa usaidizi wa kina wa kiufundi kwa kusoma kiwango cha uondoaji wa nyenzo na ubora wa uso wakati wa usindikaji wa 4H-Kaki za SiC.
Kupitia majaribio, watafiti walichambua mabadiliko katika kiwango cha uondoaji wa nyenzo (MRR), umbile la uso na ukali, pamoja na mali ya mitambo na ubora wa fuwele wa 4H-.Kaki za SiCkatika hatua tofauti za usindikaji (kukata waya, kusaga, kusaga mbaya, kusaga vizuri, polishing).
Kielelezo 3 Kiwango cha uondoaji wa nyenzo za C-face na Si-face ya 4H-kaki ya SiCkatika hatua tofauti za usindikaji
Utafiti huo uligundua kuwa kwa sababu ya anisotropy ya mali ya mitambo ya nyuso tofauti za fuwele za 4H-SiC, kuna tofauti katika MRR kati ya C-face na Si-face chini ya mchakato huo huo, na MRR ya C-face ni kubwa zaidi kuliko. ile ya Si-face. Pamoja na maendeleo ya hatua za usindikaji, mofolojia ya uso na ukali wa kaki za 4H-SiC huboreshwa hatua kwa hatua. Baada ya polishing, Ra ya C-uso ni 0.24nm, na Ra ya Si-uso hufikia 0.14nm, ambayo inaweza kukidhi mahitaji ya ukuaji wa epitaxial.
Mchoro wa 4 Picha za hadubini za macho za uso wa C (a~e) na uso wa Si (f~j) wa kaki ya 4H-SiC baada ya hatua tofauti za usindikaji.
Mchoro 5 Picha za hadubini ya nguvu ya atomiki za uso wa C (a~c) na uso wa Si (d~f) wa kaki ya 4H-SiC baada ya hatua za usindikaji za CLP, FLP na CMP.
Mchoro 6 (a) moduli ya elastic na (b) ugumu wa uso wa C na uso wa Si wa kaki ya 4H-SiC baada ya hatua tofauti za usindikaji.
Jaribio la mali ya kimitambo linaonyesha kuwa uso wa C wa kaki una ukakamavu hafifu kuliko nyenzo ya uso wa Si, kiwango kikubwa cha mivunjiko ya brittle wakati wa kuchakata, uondoaji wa nyenzo haraka, na mofolojia duni ya uso na ukali. Kuondoa safu iliyoharibiwa kwenye uso uliosindika ni ufunguo wa kuboresha ubora wa uso wa kaki. Upana wa nusu ya urefu wa curve ya 4H-SiC (0004) inaweza kutumika kwa angavu na kwa usahihi kuashiria na kuchambua safu ya uharibifu wa uso wa kaki.
Mchoro 7 (0004) mkunjo wa nusu-upana wa uso wa C na Si-uso wa kaki ya 4H-SiC baada ya hatua tofauti za usindikaji.
Matokeo ya utafiti yanaonyesha kuwa safu ya uharibifu wa uso wa kaki inaweza kuondolewa hatua kwa hatua baada ya usindikaji wa kaki ya 4H-SiC, ambayo inaboresha ubora wa uso wa kaki na kutoa kumbukumbu ya kiufundi kwa ufanisi wa juu, hasara ya chini na usindikaji wa hali ya juu. ya kaki ndogo za 4H-SiC.
Watafiti walichakata kaki za 4H-SiC kupitia hatua tofauti za usindikaji kama vile kukata waya, kusaga, kusaga vibaya, kusaga vizuri na kung'arisha, na kusoma athari za michakato hii kwenye ubora wa uso wa kaki.
Matokeo yanaonyesha kuwa pamoja na maendeleo ya hatua za usindikaji, umbile la uso na ukali wa kaki huboreshwa hatua kwa hatua. Baada ya polishing, ukali wa C-uso na Si-uso hufikia 0.24nm na 0.14nm kwa mtiririko huo, ambayo inakidhi mahitaji ya ukuaji wa epitaxial. Uso wa C wa kaki una ugumu duni kuliko nyenzo za Si-face, na huathirika zaidi na mivunjiko ya brittle wakati wa kuchakatwa, hivyo kusababisha mofolojia duni ya uso na ukwaru. Kuondoa safu ya uharibifu wa uso wa uso uliosindika ni ufunguo wa kuboresha ubora wa uso wa kaki. Upana wa nusu ya curve ya 4H-SiC (0004) ya kutikisa inaweza kuashiria kwa usahihi na kwa usahihi safu ya uharibifu wa uso wa kaki.
Utafiti unaonyesha kuwa safu iliyoharibiwa kwenye uso wa kaki za 4H-SiC inaweza kuondolewa hatua kwa hatua kupitia usindikaji wa kaki ya 4H-SiC, kuboresha kwa ufanisi ubora wa uso wa kaki, kutoa marejeleo ya kiufundi kwa ufanisi wa juu, hasara ya chini na ya juu-. usindikaji wa ubora wa kaki ndogo za 4H-SiC.
Muda wa kutuma: Jul-08-2024