Silikon karbid Mohs qattiqligida 9,2–9,5 ga ega, olmosdan keyin ikkinchi. U juda mo'rt va past sinish chidamliligiga ega, shu bilan birga yuqori{3}}haroratga mukammal qarshilik, korroziyaga chidamlilik va radiatsiya qarshiligini ta'minlaydi. Biroq, uni qayta ishlash qiyin va qimmat bo'lib, kesish, ko'tarish-, silliqlash va silliqlash kabi bir necha bosqichlarni talab qiladi. Qayta ishlash sifati to'g'ridan-to'g'ri o'tkazuvchanlik yo'qotilishiga, kuchlanish darajasiga va quvvat qurilmalarining xizmat qilish muddatiga ta'sir qiladi. Hozirgi vaqtda simni kesish arzonligi, oddiy asbob-uskunalar tuzilishi va ommaviy ishlab chiqarishga yaroqliligi tufayli keng qo'llaniladi va olmosni kesish asboblarini olish ham nisbatan oson. Biroq, simni kesish katta moddiy yo'qotishlarga olib keladi va ishlov berish samaradorligi juda past.
Simlarni kesish natijasida yuzaga keladigan moddiy yo'qotish
Simni kesish vaqtida kesuvchi simning yuqori{0}}tezlikdagi harakati nafaqat sim diametriga teng bo'lgan kesma kengligida yo'qotishlarni keltirib chiqarmaydi; chunki simni kesish orqali tayyorlangan gofret yuzasi juda qo'pol, keyingi silliqlash va parlatish va boshqa tugatish jarayonlari ham talab qilinadi. Oxir oqibat, kümülatif moddiy yo'qotish umumiy xom ashyoning 30% -50% ga yetishi mumkin. Koʻp simli arralash jarayoni-koʻp miqdorda kremniy{6}}boʻlgan chiqindi suyuqlik hosil qilib, yoriqni sovutish va qoldiqlarni tozalash uchun yechimlarni ham talab qiladi. Undagi mikro/nano{8}}miqyosdagi zarralarni flokulyatsiya qilish va qayta ishlash qiyin, bu esa atrof-muhitga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
Lazerni koʻtarish-Oʻchirish: Kristal ichida “Koʻrinmas jarrohlik”ni bajarish
Lazerli lift{0}}oʻchirish SiC tilimlash uchun muhim jarayon boʻlib, ichki modifikatsiya va qatlamlarni boʻlish{1}}texnologiyasiga tegishli. Uning asosiy printsipi lazerli ichki fokuslash modifikatsiyasi va tashqi-kuchli bo'linishdir.
SiC kristalli lazerli lift-off texnologiyasining sxematik diagrammasi
Birinchi bosqich - ichki modifikatsiya. Ultraqisqa{1}}pulsli lazerlarning oʻta yuqori kirish va fokuslash xususiyatlaridan foydalangan holda, lazer fokusi optik yoʻl bilan aniq boshqariladi va kremniy karbid gofreti ichida oldindan belgilangan chuqurlikda fokuslanadi. Gofret ichida yuqori energiyali lazer fokuslangandan so'ng, mahalliy kremniy karbid materiali panjara buzilishi, faza o'zgarishi va mikro yoriqlar tarqalishiga duchor bo'lib, doimiy, bir xil modifikatsiyalangan qatlamni hosil qiladi. O'zgartirilgan qatlamning mexanik kuchi substrat materialiga qaraganda ancha past bo'ladi va ko'rinmas modifikatsiyani amalga oshiradigan sirtda ishlov berish belgilari yo'q. Ikkinchi bosqich - bu bo'linish. Mexanik mikro-tortish, gazni puflash yoki tortish tashqi kuchi orqali gofret ichki o'zgartirilgan qatlam bo'ylab aniq ajratiladi va butun gofretni yo'qotishsiz kesish va ajratishni yakunlaydi.
An'anaviy simni kesishdan farqli o'laroq, kontaktsiz lazer yordamida{1}}o'chirish texnologiyasi kesish asboblarining eskirishi va mexanik kuchlanish natijasida kelib chiqadigan SiC gofreti ishdan chiqishi kabi muammolarni samarali oldini oladi va shu bilan yuqori{2}}sifat va yuqori-aniqlikdagi-o'chirishga erishadi. Laser lift{6}}off texnologiyasi kremniy karbidli plastinalarni qayta ishlash samaradorligi va sifatini sezilarli darajada yaxshilaydi va kremniy karbid substratlarini ishlab chiqarish tannarxini kamaytiradi. Bu yuqori ishlab chiqarish samaradorligi va past moddiy yo'qotishning muhim afzalliklariga ega. Lazerli lift{9}}oʻchirish juda kichik oʻzgartirilgan qatlam qalinligiga ega, bu kremniy karbid gofret tayyorlashda materialdan foydalanishni sezilarli darajada yaxshilaydi. Silikon karbid plastinalarida yuqori-sifat va yuqori-samaradorlik-ko‘tarilishga erishish texnik qiyinchiliklar va yuqori xarajat cheklovlarini yengib o‘tishi hamda kremniy karbid qurilmalari kremniy tagliklari o‘rnini bosadigan-bozor ilovalarini ilgari surishi kutilmoqda. Lazerli lift{16}}off texnologiyasining atrof-muhitga ta'siri ham muhim. An'anaviy kesish jarayonlarida kesish suyuqligi va changning ifloslanishi bilan bog'liq muammolar nisbatan jiddiy bo'lib, lazerli ko'tarish-to'g'ridan-to'g'ri{19}}o'chirilishi sanoat chiqindilari emissiyasini kamaytirishi mumkin. Energiyani konvertatsiya qilishda kremniy karbid qurilmalarining samarali ishlashi bilan birgalikda ushbu texnologiya ishlab chiqarish va qo'llash oxirida global uglerod neytralligi maqsadlariga yordam beradi.
Global poyga: Laser Liftning hozirgi holati-Off texnologiyasini rivojlantirish
Silikon karbid gofretlari kattaroq o'lchamlarga qarab rivojlanmoqda va lazerni ko'tarish{0}}kesish texnologiyasi keng targ'ib qilinmoqda. Lazer to'lqin uzunligi, impuls energiyasi, fokuslash chuqurligi va skanerlash oralig'i modifikatsiyalangan qatlamning uzluksizligi va bir xilligini belgilaydigan asosiy parametrlar . 532 nm va 1064 nm ultratezkor lazerlar kremniy karbidiga mukammal kirib boradi va fokuslangan nuqta kichikroq. O'zgartirilgan qatlam qalinligi 10-30 mkm oralig'ida aniq nazorat qilinishi mumkin va o'zgartirilgan yoriqlar qurilmaning funktsional maydoniga tarqalmasdan yo'naltirilgan tarzda tarqaladi. Dinamik polarizatsiyani boshqarish va nurni shakllantirish texnologiyasi orqali o'zgartirilgan qatlamning morfologiyasini optimallashtirish, kesish tekisligini yaxshilash va gofretning parchalanishini samarali ravishda bostirish mumkin. Mahalliy tadqiqotlar katta{9}}o‘lchamli gofretlar uchun partiyalarni qayta ishlashning izchilligiga, ultra yupqa gofretlarni (50–100 mkm) past kuchlanishli kesish va tor-oraliqda kesish texnologiyasini optimallashtirishga qaratilgan. 8-dyuymli kremniy karbidli plastinalarni toʻliq avtomatlashtirilgan lazer yordamida kesishga erishildi. Optimallashtirilgan jarayon sharoitida kesish ko'chasining kengligi 20 mkm gacha qisqartirilishi mumkin, qolipning rentabelligi 98% dan oshadi va an'anaviy jarayonlarga nisbatan bitta gofretni qayta ishlash samaradorligi 30% dan ko'proqqa oshiriladi, an'anaviy yagona modifikatsiyaning qalin gofretni qayta ishlashga moslasha olmasligi muammosini hal qiladi. Manba: Shuoke Crystal.
1985 yilda amerikalik olimlar kristall ko'tarish texnologiyasida{0}} kuchlanish qatlamidagi qoldiq kuchlanish ta'sirida Si va GaAs plastinalaridan yupqa qatlamlarni olib tashlash mumkinligini ko'rsatdi. Biroq, eksperimental jarayonlarning dastlabki-kristal ko‘tarilishini nazorat qilish qiyin edi, chunki kuchlanish gofretning sinishi mustahkamligi bilan belgilangan chegaraga yetganda, yoriqlar o‘z-o‘zidan paydo bo‘lib, tasodifiy tarqalib, qatlam qalinligining notekis ko‘tarilishi- yoki hatto parchalanishiga olib keladi.
IBM boshqariladigan yuk{0}}off texnologiyasini ishlab chiqdi. Bu usul sinishni tetiklash uchun tashqi kuchni qo'llash va yoriqlar tarqalishini yo'naltirish uchun qo'shimcha tortish qatlamini loyihalashtiradi, shuningdek, jarayonni optimallashtirish bo'yicha ko'rsatmalarni ta'minlovchi tanqidiy kuchlanish va parchalanuvchi qatlam qalinligi o'rtasidagi korrelyatsiyaning nazariy modelini o'rnatadi. Bundan tashqari, gofret-darajadagi Si, GaN monokristallari, shuningdek, III{4}}V quyosh batareyalari, integral mikrosxemalar, LEDlar va boshqa yarimo‘tkazgichli qurilmalar ushbu texnologiyadan boshqariladigan ko‘tarilish-o‘chirish uchun foydalanishi mumkin.
Sanoatlashtirish texnologiyasi nuqtai nazaridan, Germaniyaning Siltectra sovuq split texnologiyasi va Yaponiyaning Disco lazerli modifikatsiyalash jarayoni SiC kesish materialining yo'qolishini 60 mkmgacha nazorat qila oladi va 8-dyuymli gofretni ommaviy ishlab chiqarishga erishdi; Yevropa va Amerika ishlab chiqaruvchilari ultrabinafsha nurli eksimer yorug'lik manbalarini monopoliyaga olishadi va Micro-LED epitaksial gofretlar uchun uskunalar bozorida uzoq vaqtdan beri interfeysni ko'tarish-bozorida hukmronlik qilishadi.
So'nggi yillarda ichki taraqqiyot sezilarli bo'ldi. Huazhong Fan va Texnologiya Universiteti va CETC tadqiqot guruhlari SiC ichki modifikatsiyasini va yoriq yo'nalishini boshqarish texnologiyasini engib o'tishdi. Han's Laser va HGTECH kabi korxonalar ultrabinafsha lazerli lift-o‘chirish uskunalarini mahalliylashtirishga erishdilar, mahalliy uskunalar esa LED va quvvat qurilmalari ishlab chiqarish liniyalarida tekshiruvdan o‘tdi. Hozirgi vaqtda mahalliy 6{5}}dyuymli SiC{7}}oʻchirish jarayoni koʻrsatkichlari xalqaro darajalarga yaqin, biroq 8{8}}dyuymli katta-oʻlchamli toʻliq gofretlarning energiya bir xilligi nisbatan yomon va N-tipli kremniy karbidining yorilishdan ogʻish muammosi toʻliq hal etilmagan. Yuqori quvvatli UV lazerlar va yuqori aniqlikdagi optik modullar hali ham importga tayanadi.