PVT法生长碳化硅晶体中的石墨坩埚腐蚀机制研究

摘要

针对碳化硅(SiC)晶体生长过程中石墨坩埚腐蚀呈现的复杂机制问题，本研究系统分析了物理气相传输(PVT)法生长条件下SiC粉料热分解行为、硅蒸气与石墨坩埚的界面反应动力学特征，以及不同孔隙结构的等静压石墨(GCAS1、GCAS2、SGL6510)在1 800℃硅蒸气环境中的渗透行为差异。通过电子探针显微分析仪(EPMA)和拉曼光谱表征手段，揭示了孔隙率、孔径分布与硅蒸气渗透深度之间的关系，证实了孔隙结构、界面结合强度是影响腐蚀的关键因素，并提出减少石墨坩埚腐蚀的策略，即采用细颗粒原料制备高密度、高石墨化度坩埚材料；建立准平衡态生长温度场调控模型；设计多孔排气通道结构；开发碳化钽涂层技术。本文旨在为SiC晶体生长技术的优化和工业化应用提供理论支持和实践指导。

关键词

物理气相传输法 / 等静压石墨 / 坩埚 / 硅蒸气 / 腐蚀机制