তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহীগুলির প্রতিনিধি উপকরণগুলির একটি হিসাবে সিলিকন কার্বাইড উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, অ্যান্টি-রেডিয়েশন, উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-ঘনত্বের সমন্বিত ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত। বর্তমানে, ডিভাইসগুলির উত্পাদনে ব্যবহৃত সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক স্তর উপাদান সাধারণত পিভিটি (শারীরিক বাষ্প পরিবহন) পদ্ধতি দ্বারা উত্থিত হয়। গবেষণায় দেখা গেছে যে সিসি পাউডার বিশুদ্ধতা এবং অন্যান্য পরামিতি যেমন কণা আকার এবং স্ফটিক টাইপ পিভিটি পদ্ধতি দ্বারা উত্পন্ন সিসি একক স্ফটিকের গুণমান এবং এমনকি পরবর্তী ডিভাইসগুলির গুণমানের উপর একটি নির্দিষ্ট প্রভাব ফেলে। এই নিবন্ধটি প্রধানত পিভিটি পদ্ধতিতে একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার সংশ্লেষণ প্রক্রিয়াটির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।
সিক পাউডার সংশ্লেষণ পদ্ধতি
সিক পাউডার সংশ্লেষ করার বিভিন্ন উপায় রয়েছে। সাধারণভাবে বলতে গেলে এটিকে মোটামুটি তিনটি পদ্ধতিতে ভাগ করা যায়। প্রথম পদ্ধতিটি হ'ল শক্ত পর্ব পদ্ধতি, যার মধ্যে প্রতিনিধি কার্বোথার্মাল হ্রাস পদ্ধতি, স্ব-প্রচারিত উচ্চ তাপমাত্রার সংশ্লেষণ পদ্ধতি এবং যান্ত্রিক পালভারাইজেশন পদ্ধতি; দ্বিতীয় পদ্ধতিটি হল তরল ফেজ পদ্ধতি, যার মধ্যে প্রতিনিধি পদ্ধতিটি মূলত সল-কোগুলেশন আঠালো পদ্ধতি এবং পলিমার তাপ পচনের পদ্ধতি; তৃতীয় পদ্ধতি হ'ল গ্যাসের ফেজ পদ্ধতি, রাসায়নিক বাষ্প জমার পদ্ধতি, প্লাজমা পদ্ধতি এবং লেজার আনয়ন পদ্ধতি সহ।
1. বিভিন্ন পদ্ধতির সুবিধা এবং অসুবিধা
সিলিকন কার্বাইড পাউডারটি কঠিন পর্যায়ে পদ্ধতি দ্বারা সংশ্লেষিত আরও কাঁচামাল এবং স্বল্প দামের সাথে সংশ্লেষিত আরও অর্থনৈতিক, এবং শিল্প উত্পাদন সহজ। তবে, এই পদ্ধতিতে সংশ্লেষিত সিলিকন কার্বাইড পাউডারটিতে উচ্চ অশুচি সামগ্রী এবং নিম্নমান রয়েছে; উচ্চ-তাপমাত্রা স্ব-প্রচারের পদ্ধতি ব্যবহার করে উচ্চ তাপমাত্রা চুল্লিগুলি রাসায়নিক বিক্রিয়া শুরু করার জন্য প্রাথমিক তাপ দেয় এবং তারপরে অরক্ষিত পদার্থগুলি রাসায়নিক বিক্রিয়া সম্পন্ন করতে চালিত করতে তাদের নিজস্ব রাসায়নিক বিক্রিয়া তাপ ব্যবহার করে। তবে, যেহেতু সি এবং সি এর রাসায়নিক বিক্রিয়া কম তাপ নির্গত করে, তাই স্ব-প্রচারমূলক প্রতিক্রিয়া বজায় রাখতে অন্যান্য সংযোজন যুক্ত করতে হবে, যা অনিবার্যভাবে অপরিষ্কার উপাদানগুলির পরিচয় দেয় এবং এই পদ্ধতিটি সহজেই অসম প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করে।
বর্তমানে, তরল ধাপ পদ্ধতি দ্বারা সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষনের প্রযুক্তি তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক। তরল ফেজ পদ্ধতি দ্বারা সংশ্লেষিত সিলিকন কার্বাইড পাউডারটি অত্যন্ত খাঁটি এবং ন্যানো আকারের সূক্ষ্ম গুঁড়া, তবে প্রক্রিয়াটি আরও জটিল এবং মানবদেহে ক্ষতিকারক পদার্থ উত্পাদন করা সহজ।
গ্যাস ফেজ পদ্ধতি দ্বারা সংশ্লেষিত সিলিকন কার্বাইড পাউডারটিতে উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং ছোট কণার আকার রয়েছে, যা উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষণের জন্য একটি সাধারণ পদ্ধতি। যাইহোক, এই সংশ্লেষণ পদ্ধতিতে উচ্চ ব্যয় এবং কম ফলন পাওয়া যায়, এবং এটি ভর উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত নয়।
2. সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষ সরঞ্জাম
সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষণ সরঞ্জাম সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক বৃদ্ধি করার জন্য প্রয়োজনীয় সিলিকন কার্বাইড পাউডার প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়। উচ্চ মানের সিলিকন কার্বাইড পাউডার সিলিকন কার্বাইডের পরবর্তী বৃদ্ধিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষণ উচ্চ বিশুদ্ধতা কার্বন পাউডার এবং সিলিকন পাউডার সরাসরি প্রতিক্রিয়া গ্রহণ করে এবং একটি উচ্চ তাপমাত্রা সংশ্লেষণ পদ্ধতি দ্বারা উত্পাদিত হয়। সিলিকন কার্বাইড পাউডার সিনথেসিস সরঞ্জামগুলির প্রধান প্রযুক্তিগত অসুবিধা হ'ল উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ ভ্যাকুয়াম সিলিং এবং নিয়ন্ত্রণ, ভ্যাকুয়াম চেম্বারের জল শীতলকরণ, ভ্যাকুয়াম এবং পরিমাপ সিস্টেম, বৈদ্যুতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, গুঁড়া সংশ্লেষণ ক্রুশিয়াল হিটিং এবং কাপলিং প্রযুক্তি।
বর্তমানে, প্রধান বিদেশী নির্মাতাদের মধ্যে ক্রি, আইমন্ট ইত্যাদি রয়েছে এবং সিন্থেটিক পাউডার বিশুদ্ধতা 99.9995% এ পৌঁছতে পারে। প্রধান গার্হস্থ্য ইউনিটগুলির মধ্যে রয়েছে দ্বিতীয় চীন বৈদ্যুতিক বিদ্যুৎ গবেষণা ইনস্টিটিউট, শানডং টিয়ানইউ, তিয়ানকে হেদা এবং চিনা একাডেমি অফ সায়েন্সেস ইনস্টিটিউট অফ সিরামিকস। বিশুদ্ধতা সাধারণত 99.999% এবং কিছু ইউনিট 99.9995% এ পৌঁছতে পারে।
উচ্চ বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার সংশ্লেষ পদ্ধতি
1. সিভিডি পদ্ধতি
বর্তমানে, একক স্ফটিক বৃদ্ধি করার জন্য ব্যবহৃত উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার সংশ্লেষণ পদ্ধতিগুলিতে মূলত: সিভিডি পদ্ধতি এবং উন্নত স্ব-প্রচার সংশ্লেষণ পদ্ধতি (এটিকে উচ্চ-তাপমাত্রার সংশ্লেষণ পদ্ধতি বা দহন পদ্ধতিও বলা হয়)।
তন্মধ্যে, সিসি পাউডারের সিভিডি সংশ্লেষণের জন্য সি উত্সটিতে সাধারণত সিলেন এবং সিলিকন টেট্রাক্লোরাইড অন্তর্ভুক্ত থাকে, সি সি উত্স সাধারণত কার্বন টেট্রাক্লোরিড, মিথেন, ইথিলিন, এসিটাইলিন এবং প্রোপেন ব্যবহার করে, যখন ডাইমেথিল্ডাইক্লোরিসিলেন এবং টেট্রমেথিলসিলেন এবং সি সরবরাহ করতে পারে একই সাথে উত্স।
সাশিরো এজাকি এট আল। সিভিডি পদ্ধতি ব্যবহার করে, স্তর হিসাবে মিথ্যা গ্রাফাইট ব্যবহার করে, মিথাইল ক্লোরোথেন / হাইড্রোজেনকে বিক্রিয়া গ্যাস এবং বাহক গ্যাস হিসাবে এবং সিসি ফিল্মটি 1250 ～ 1350 at এ জমা করে এবং তারপরে জারণ, পিকিং এবং পালভারাইজেশন প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে কণাগুলি প্রাপ্ত হয় । 200 ～ 1200μm ব্যাস সহ সিক পাউডার।
যদিও এই পদ্ধতিটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার উত্পাদন করে, পরবর্তী প্রক্রিয়াটি জটিল, কাঁচামাল ব্যয়বহুল, এবং ফলনও কম হয়।
ডব্লিউজেডজু এট আল। সিভিডি পদ্ধতি ব্যবহার করে, বিক্রিয়া গ্যাস হিসাবে সিলেন এবং অ্যাসিটিলিন এবং বাহক গ্যাস হিসাবে হাইড্রোজেন ব্যবহার করে অতি-জরিমানা এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিসি পাউডারটি 1200-1400 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সংশ্লেষিত করতে।
অপর্ণা গুপ্ত এবং অন্যান্য। প্রতিক্রিয়া উত্স হিসাবে হেক্সামেথিলসিলেন ব্যবহার করেছেন, হাইড্রোজেন এবং বাহক গ্যাস হিসাবে আর্গন, এবং সিভিডি পদ্ধতিটি ব্যবহার করে 1050 থেকে 1250 ° C এ অতি-জরিমানা এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিক পাউডার সংশ্লেষিত করেছেন।
উপরোক্ত দুটি গবেষণা দলের সদস্যরা জৈব গ্যাস উত্স ব্যবহার করে উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার সংশ্লেষ করতে সিভিডি পদ্ধতিটি ব্যবহার করেছেন। তবে সংশ্লেষিত পাউডারটি ন্যানো-স্তরের আল্ট্রা-ফাইন পাউডার। যদিও এটির উচ্চ বিশুদ্ধতা রয়েছে, এটি সংগ্রহ করা সহজ নয় এবং বৃহত্তর আকারের উচ্চ-ভলিউম উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত নয়। খাঁটি সিসি পাউডার সংশ্লেষণ পরবর্তী শিল্পায়নের বিকাশের পক্ষে উপযুক্ত নয়।
2. স্ব-প্রচার সংশ্লেষ
পূর্ববর্তী স্ব-প্রচারমূলক সংশ্লেষণ পদ্ধতিটি একটি বহিরাগত উত্তাপের উত্স দ্বারা বিক্রিয়াশীল শরীরকে জ্বলিত করার একটি পদ্ধতি এবং তারপরে তার রাসায়নিক পদার্থের তাপ ব্যবহার করে পরবর্তী রাসায়নিক বিক্রিয়া প্রক্রিয়াটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে চালিয়ে যায়, যার ফলে পদার্থগুলিকে সংশ্লেষিত করা হয়।
এই পদ্ধতির বেশিরভাগই সিলিকন পাউডার এবং কার্বন ব্ল্যাককে কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করে এবং অন্যান্য অ্যাক্টিভেটরগুলিকে সরাসরি সিসি পাউডার উত্পাদন করতে 1000-150 ° C তাপমাত্রায় দ্রুত গতিতে প্রতিক্রিয়া যোগ করে। অ্যাক্টিভেটরগুলির ভূমিকা সংশ্লেষিত পণ্যগুলির বিশুদ্ধতা এবং গুণমানকে অনিবার্যভাবে প্রভাবিত করবে।
অতএব, অনেক গবেষক এই ভিত্তিতে একটি উন্নত স্ব-প্রচার সংশ্লেষণ পদ্ধতি প্রস্তাব করেছেন। উন্নতিটি মূলত অ্যাক্টিভেটরদের পরিচয় এড়ানো, এবং সংশ্লেষণের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে এবং ক্রমাগত উত্তাপ সরবরাহের মাধ্যমে সংশ্লেষণের ক্রিয়াটির ক্রমাগত এবং কার্যকর অগ্রগতি নিশ্চিত করা।
১৯৯৯ সালের প্রথম দিকে জাপানের ব্রিজেস্টোন সংস্থা সিলিকন উত্স হিসাবে টেটারেথক্সিসিলেন এবং কার্বন উত্স হিসাবে ফেনল রজন ব্যবহার করে। 1700-2000 the এর পরিসীমাতে জ্বলন পদ্ধতিটি ব্যবহার করে, 10-500μm এর কণার আকারকে সংশ্লেষিত করলেন, অপরিষ্কার সামগ্রী সিক পাউডারের গুণমান 0.5 × 10-6 এর চেয়ে কম ভগ্নাংশ সহ।
যাইহোক, এই পদ্ধতির রিঅ্যাক্ট্যান্টরা জৈব পদার্থ ব্যবহার করে, তাই কাঁচামালগুলির দাম তুলনামূলকভাবে বেশি, যা সিসি পাউডারের ভর উত্পাদনের পক্ষে উপযুক্ত নয়।
চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের সিলিকন রিসার্চ ইনস্টিটিউটর গবেষকরা সিআই পাউডারের একটি 99.999% ভর ভগ্নাংশকে একমাত্র উচ্চ তাপমাত্রার প্রতিক্রিয়া দ্বারা উপযুক্ত একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য উপযুক্ত সংশ্লেষিত করতে 99.9% বা তারও বেশি কাঁচামালের ভর ভগ্নাংশের সাথে সি পাউডার এবং সি পাউডার ব্যবহার করেছেন an আর পরিবেশ।
শানডং বিশ্ববিদ্যালয়ের নিং লিনা এবং অন্যরা 1: 1 অনুপাতের একরকম সি পাউডার এবং সি পাউডার মিশ্রিত করেছেন। গৌণ প্রতিক্রিয়া পদ্ধতিটি ব্যবহার করে সিক পাউডার উচ্চ তাপমাত্রায় সংশ্লেষিত হয়েছিল।
লিওয়্যাং এবং অন্যান্যরা অ্যাক্টিভেটেড কার্বন (কণা আকার 20-100μm) এবং ফ্লেক গ্রাফাইট (কণার আকার 5-25μm) কার্বন উত্স হিসাবে (ভর ভগ্নাংশ 99.9%) এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকনকে সিলিকন উত্স হিসাবে ব্যবহার করে (কণার আকার 10-270μm, ভর ভগ্নাংশ) 99.999%))।
উচ্চ বিশুদ্ধতা সিসি পাউডারটি 1900 ar এ আর্গন বায়ুমণ্ডলের অধীনে একটি ভ্যাকুয়াম উচ্চ-তাপমাত্রার সিনটারিং চুল্লিতে প্রস্তুত করা হয়েছিল ℃
লিহুয়ানওয়াং ইত্যাদি। একটি মধ্যবর্তী ফ্রিকোয়েন্সি হিটিং দহন সংশ্লেষণ পদ্ধতিতে উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিক পাউডার সংশ্লেষিত করতে সিলিকন পাউডার (ভর ভগ্নাংশ 99.999%, কণা 5-10μm) এবং কার্বন পাউডার (ভর ভগ্নাংশ 99.999%, কণা 5-20μm) ব্যবহৃত হয়।
চীন ইলেক্ট্রনিক্স টেকনোলজি গ্রুপ কর্পোরেশনের দ্বিতীয় গবেষণা ইনস্টিটিউটের লি বিন একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষ করতে স্ব-প্রচার পদ্ধতি ব্যবহার করেছিলেন। পরীক্ষা-নিরীক্ষায় দেখা গেছে যে সিলিকন কার্বাইড পাউডার বিশুদ্ধরূপে উচ্চ শূন্যস্থানে সংশ্লেষিত সিলিকন কার্বাইড পাউডার ওপেন ক্যারিয়ার গ্যাসের পরিস্থিতিতে সংশ্লেষিত সিলিকন কার্বাইড পাউডারের চেয়ে ভাল। বিশেষত, উচ্চ ভ্যাকুয়াম পরিস্থিতি সিলিকন কার্বাইড পাউডারে এন ঘনত্বকে হ্রাস করতে সহায়তা করে।
তদতিরিক্ত, সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক উচ্চ শূন্যস্থান পরিস্থিতিতে সংশ্লেষিত সিলিকন কার্বাইড পাউডার ব্যবহার করে জন্মেছিল। ফলাফলগুলি দেখায় যে বেড়ে ওঠা সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিকগুলিতে উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং দুর্দান্ত আধা-অন্তরক বৈশিষ্ট্য ছিল যা আধা-অন্তরক স্তরগুলির জন্য সম্পর্কিত ডিভাইসের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। বৈদ্যুতিক প্রয়োজনীয়তা। এটি দেখা যায় যে উচ্চ ভ্যাকুয়াম অবস্থার অধীনে সংশ্লেষিত সিলিকন কার্বাইড পাউডারটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা আধা-অন্তরক সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিকগুলির বিকাশের জন্য উপকারী।
উচ্চ বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার সংশ্লেষণ প্রক্রিয়া সম্ভাবনা
সিসকে সংশ্লেষণের জন্য উন্নত স্ব-প্রচারের পদ্ধতিতে তুলনামূলকভাবে কম কাঁচামাল এবং তুলনামূলক সহজ পদ্ধতি রয়েছে। এটি বর্তমানে পরীক্ষাগারগুলিতে সিসি পাউডার সংশ্লেষ করার জন্য একক স্ফটিক বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত একটি সাধারণ পদ্ধতি। সংশ্লেষণ প্রক্রিয়া চলাকালীন, এটি পাওয়া যায় যে বিভিন্ন সংশ্লেষণ প্রক্রিয়া পরামিতিগুলির সংশ্লেষিত পণ্যের উপর একটি নির্দিষ্ট প্রভাব রয়েছে। ।
ভবিষ্যতে, গবেষণাকে নিম্নলিখিত ক্ষেত্রগুলিতে জোরদার করা দরকার:
1. উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার সংশ্লেষ প্রক্রিয়াটির প্রক্রিয়া সম্পর্কে গভীরতর গবেষণা, বিশেষত গুঁড়া কণার আকার, আকার, কণা আকার বিতরণ এবং বিশুদ্ধতার কার্যকর নিয়ন্ত্রণের উপর মৌলিক তাত্ত্বিক গবেষণা জোরদার করা।
২. সিসি পাউডারের স্ব-প্রচার সংশ্লেষণের নির্দিষ্ট প্রক্রিয়াটি উন্নত করার বিষয়ে গবেষণা আরও জোরদার করুন, স্বল্প-ব্যয় এবং সহজ প্রক্রিয়ার ভিত্তিতে ভাল মানের এবং উচ্চ বিশুদ্ধতার সাথে একক স্ফটিক সিসি বর্ধনের জন্য উপযুক্ত উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিসি পাউডার প্রস্তুত করার জন্য অতএব, এটি কার্যকরভাবে সিসি একক স্ফটিক সাবস্ট্রেটের বৃদ্ধির মান উন্নত করতে পারে এবং আমার দেশের জিজি # 39; এর সিক-ভিত্তিক ডিভাইস শিল্পের বিকাশ ঘটাতে পারে।
