Ceirmeacht Carbaíde Sileacain vs. Carbaíde Sileacain Leathsheoltóra: An t-ábhar céanna le dhá chinniúint éagsúla

1. Ceanglais Íonachta Éagsúla le haghaidh Amhábhair

 

Tá ceanglais íonachta sách bog ag SiC de ghrád ceirmeach dá stoc beatha púdair. De ghnáth, is féidir le táirgí de ghrád tráchtála a bhfuil íonacht 90%-98% acu freastal ar fhormhór na riachtanas feidhmchláir, cé go bhféadfadh íonacht 98%-99.5% a bheith ag teastáil ó cheirmeach struchtúrach ardfheidhmíochta (m.sh., éilíonn SiC atá nasctha le himoibriú cion sileacain shaor rialaithe). Glacann sé le neamhíonachtaí áirithe agus uaireanta ionchorpraíonn sé d'aon ghnó cabhair shintéirithe cosúil le hocsaíd alúmanaim (Al₂O₃) nó ocsaíd itriam (Y₂O₃) chun feidhmíocht shintéirithe a fheabhsú, teochtaí shintéirithe a ísliú, agus dlús an táirge deiridh a fheabhsú.

 

Éilíonn SiC de ghrád leathsheoltóra leibhéil íonachta beagnach foirfe. Éilíonn SiC criostail aonair de ghrád foshraithe íonacht ≥99.9999% (6N), agus teastaíonn íonacht 7N (99.99999%) i roinnt feidhmchlár ardleibhéil. Caithfidh sraitheanna eipitacsacha tiúchan eisíontas a choinneáil faoi bhun 10¹⁶ adamh/cm³ (go háirithe ag seachaint eisíontas domhain cosúil le B, Al, agus V). Is féidir le fiú rian-eisíontas cosúil le hiarann (Fe), alúmanam (Al), nó bórón (B) tionchar mór a imirt ar airíonna leictreacha trí scaipeadh iompróra a chur faoi deara, neart réimse miondealaithe a laghdú, agus feidhmíocht agus iontaofacht na ngléasanna a chur i mbaol sa deireadh, rud a éilíonn rialú dian ar eisíontas.

 

Ábhar leathsheoltóra sileacain charbíde

 

2. Struchtúir agus Cáilíocht Chriostail Ar Leith

 

Bíonn SiC de ghrád ceirmeach ann den chuid is mó mar phúdar polachriostalach nó mar chomhlachtaí sintéaraithe atá comhdhéanta de mhicreacriostail SiC atá dírithe go randamach. Féadfaidh il-pholaitíopaí (m.sh., α-SiC, β-SiC) a bheith san ábhar gan smacht docht ar pholaitíopaí sonracha, agus béim ina ionad sin ar dhlús agus aonfhoirmeacht fhoriomlán an ábhair. Tá teorainneacha gráin flúirseacha agus póir mhicreascópacha ina struchtúr inmheánach, agus féadfaidh áiseanna sintéaraithe (m.sh., Al₂O₃, Y₂O₃) a bheith ann.

 

Ní mór SiC de ghrád leathsheoltóra a bheith ina foshraitheanna aonchriostail nó ina sraitheanna eipitacsacha le struchtúir chriostail an-ordaithe. Éilíonn sé polaitíopaí sonracha a fhaightear trí theicnící fáis criostail beachta (m.sh., 4H-SiC, 6H-SiC). Tá airíonna leictreacha cosúil le soghluaisteacht leictreon agus bearna banna thar a bheith íogair do roghnú polaitíopaí, rud a éilíonn rialú dian. Faoi láthair, tá 4H-SiC i réim sa mhargadh mar gheall ar a airíonna leictreacha níos fearr lena n-áirítear soghluaisteacht ard iompróra agus neart réimse miondealaithe, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach do ghléasanna cumhachta.

 

3. Comparáid Chastachta Próisis

 

Úsáideann SiC grád ceirmeach próisis déantúsaíochta réasúnta simplí (ullmhú púdair → foirmiú → sintéiriú), cosúil le “déanamh brící”. Baineann an próiseas le:

 

• Púdar SiC de ghrád tráchtála (de ghnáth de mhéid micrón) a mheascadh le ceanglóirí
• Ag foirmiú trí bhrú
• Sintéiriú ardteochta (1600-2200°C) chun dlúsú a bhaint amach trí idirleathadh cáithníní
  Is féidir an chuid is mó d’fheidhmchláir a shásamh le dlús >90%. Ní gá rialú beacht ar fhás criostail don phróiseas iomlán, agus dírítear ina ionad sin ar chomhsheasmhacht foirmithe agus shintéirithe. I measc na mbuntáistí tá solúbthacht phróisis le haghaidh cruthanna casta, cé go bhfuil ceanglais íonachta réasúnta níos ísle acu.

 

Tá próisis i bhfad níos casta i gceist le SiC de ghrád leathsheoltóra (ullmhú púdair ardíonachta → fás foshraithe criostail aonair → taisceadh vaiféir eipitacsach → monarú gléasanna). Áirítear ar na príomhchéimeanna:

 

• Ullmhú foshraithe go príomha tríd an modh iompair gaile fisiciúil (PVT)
• Sublimation púdar SiC faoi dhálaí foircneacha (2200-2400°C, folús ard)
• Rialú beacht ar ghrádáin teochta (±1°C) agus paraiméadair brú
• Fás ciseal eipitacsach trí thaisceadh gaile ceimiceach (CVD) chun sraitheanna tiubha, dópáilte a chruthú (de ghnáth roinnt go deich micrón)
  Éilíonn an próiseas ar fad timpeallachtaí thar a bheith glana (m.sh., seomraí glana Aicme 10) chun éilliú a chosc. I measc na saintréithe tá cruinneas próisis thar a bheith ard, a éilíonn rialú ar réimsí teirmeacha agus ar rátaí sreafa gáis, le ceanglais dhiana maidir le híonacht amhábhar (>99.9999%) agus sofaisticiúlacht trealaimh araon.

 

4. Difríochtaí Suntasacha Costais agus Treoshuíomhanna Margaidh

 

Gnéithe SiC grád ceirmeach:

• Amhábhar: Púdar grád tráchtála
• Próisis réasúnta simplí
• Costas íseal: Na mílte go na deich mílte RMB in aghaidh an tonna
• Feidhmeanna leathana: Scríobaigh, teasfhulangacha, agus tionscail eile atá íogair ó thaobh costais de

 

Gnéithe SiC grád leathsheoltóra:

• Timthriallta fáis foshraithe fada
• Rialú lochtanna dúshlánach
• Rátaí toraidh ísle
• Costas ard: Na mílte USD in aghaidh an tsubstráit 6-orlach
• Margaí dírithe: Leictreonaic ardfheidhmíochta cosúil le gléasanna cumhachta agus comhpháirteanna RF
  Le forbairt thapa feithiclí fuinnimh nua agus cumarsáide 5G, tá an t-éileamh sa mhargadh ag fás go heaspónantúil.

 

5. Cásanna Iarratais Difreáilte

 

Feidhmíonn SiC grád ceirmeach mar an “each oibre tionsclaíoch” go príomha le haghaidh feidhmeanna struchtúracha. Agus é ag baint leasa as a airíonna meicniúla den scoth (cruas ard, friotaíocht caitheamh) agus a airíonna teirmeacha (friotaíocht ardteochta, friotaíocht ocsaídiúcháin), sár-oibríonn sé sna nithe seo a leanas:

 

• Scríobaigh (rothaí meilt, páipéar gainimh)
• Teasfhulangacha (líneálacha áith ardteochta)
• Comhpháirteanna atá frithsheasmhach in aghaidh caitheamh/creimeadh (comhlachtaí caidéil, líneálacha píopaí)

 

Comhpháirteanna struchtúracha ceirmeacha sileacain charbíde

 

Feidhmíonn SiC grád leathsheoltóra mar an “mionlach leictreonach”, ag baint úsáide as a airíonna leathsheoltóra bearna leathan chun buntáistí uathúla a léiriú i bhfeistí leictreonacha:

 

• Gléasanna cumhachta: inbhéirteoirí EV, tiontairí eangaí (ag feabhsú éifeachtúlacht chomhshó cumhachta)
• Gléasanna RF: stáisiúin bhunáite 5G, córais radair (a chuireann minicíochtaí oibriúcháin níos airde ar chumas)
• Optoelectronics: Ábhar foshraithe do LEDanna gorma

 

Sliseog eipitacsach SiC 200-milliméadar

 

Toise	SiC grád ceirmeach	SiC grád leathsheoltóra
Struchtúr Criostail	Polacriostalach, ilchineálacha polai	Criostal aonair, polaitíopaí roghnaithe go docht
Fócas Próisis	Dlúthú agus rialú cruth	Cáilíocht criostail agus rialú maoine leictreacha
Tosaíocht Feidhmíochta	Neart meicniúil, friotaíocht creimeadh, cobhsaíocht theirmeach	Airíonna leictreacha (bearna banna, réimse miondealaithe, srl.)
Cásanna Iarratais	Comhpháirteanna struchtúracha, páirteanna atá frithsheasmhach in aghaidh caitheamh, comhpháirteanna ardteochta	Gléasanna ardchumhachta, gléasanna ardminicíochta, gléasanna optoelectronic
Tiománaithe Costais	Solúbthacht phróisis, costas amhábhar	Ráta fáis criostail, cruinneas trealaimh, íonacht amhábhar

 

Mar achoimre, eascraíonn an difríocht bhunúsach óna gcuspóirí feidhmiúla ar leith: úsáideann SiC grád ceirmeach “foirm (struchtúr)” agus úsáideann SiC grád leathsheoltóra “airíonna (leictreacha)”. Saothraíonn an chéad cheann feidhmíocht mheicniúil/theirmeach cost-éifeachtach, agus léiríonn an dara ceann buaicphointe na teicneolaíochta ullmhúcháin ábhar mar ábhar feidhmiúil criostail aonair ard-íonachta. Cé go bhfuil an bunús ceimiceach céanna acu, léiríonn SiC grád ceirmeach agus grád leathsheoltóra difríochtaí soiléire in íonacht, struchtúr criostail, agus próisis déantúsaíochta - ach déanann an dá cheann ranníocaíochtaí suntasacha le táirgeadh tionsclaíoch agus le dul chun cinn teicneolaíoch ina réimsí faoi seach.