Когда слышишь про атомарные решетки карбида кремния, сразу представляешь идеальные кристаллы из учебников — но в реальности даже у ведущих поставщиков бывают партии с дефектами ориентации до 0.8°. Помню, как в 2019 мы получили образцы от АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния с нестандартным легированием азотом — тогда это считали браком, а сейчас подобные модификации используют в СВЧ-приборах.
На сайте lzhy.ru указано про производство шихты, но мало кто понимает, что для атомарных решеток требуется особая подготовка шихты — не просто смесь кокса и кварцита, а точные пропорции с добавлением редкоземельных элементов. Мы годами экспериментировали с температурными режимами в печах сопротивления, пока не вышли на стабильные параметры роста кристаллов.
Ферросилиций в их ассортименте — это не случайный продукт. При легировании подложек именно от его чистоты зависит, будут ли дислокации 'ползти' к краям пластины или останутся в активной зоне. Однажды пришлось забраковать целую партию от другого поставщика из-за превышения меди всего на 0.01%.
С минеральной продукцией интересный нюанс: казалось бы, какое отношение имеет обогащение руд к атомарным решеткам? Но именно контроль примесей в исходных минералах определяет стабильность электрических характеристик готовых пластин. На практике это выливается в многомесячные испытания каждой новой партии сырья.
В 2021 пытались воспроизвести японскую технологию выращивания гетероструктур на базе стандартных мощностей АО Ланьчжоу — получилось лишь с третьей попытки, когда отказались от вакуумного отжига в пользу газовой среды. Кстати, их кокс оказался непригодным для таких задач, пришлось закупать модифицированный материал у северодвинских предприятий.
Шихта (кроме угля) — это отдельная головная боль. Теоретически состав должен быть постоянным, но на практике каждый карьер дает кварцит с уникальным спектром примесей. Приходится постоянно корректировать технологические карты, особенно когда речь идет о атомарных решетках карбида кремния для силовой электроники.
Сейчас вижу тенденцию: многие пытаются использовать китайское сырье для удешевления, но для решеток с субнанометровой точностью это неприемлемо. Как-то раз наблюдал, как из-за экономии на шихте получили пластины с плотностью дислокаций 10^4 см?2 вместо требуемых 10^2.
Рентгеноструктурный анализ — не панацея. Бывают случаи, когда по дифракционным данным все идеально, а при выращивании эпитаксиальных слоев начинается неконтролируемое образование двойников. Особенно критично для пластин диаметром более 100 мм.
Любопытный случай был с партией от АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния в 2022: стандартные тесты показывали соответствие ТУ, но при катодолюминесценции выявлялись микродефекты на границах зерен. Пришлось разрабатывать специальную методику травления для выявления таких дефектов.
Сейчас многие лаборатории переходят на локальные методы анализа, но для промышленных объемов это нереально. Остается доверять данным поставщиков, проверяя выборочно каждую пятую партию. Хотя... даже это не гарантирует стабильности, ведь условия роста кристаллов могут меняться незаметно для стандартного контроля.
Основанная в 2004 году компания прошла путь от массового производства до специализированных решений. Но до сих пор вижу, как некоторые клиенты пытаются сэкономить, закупая 'почти подходящие' пластины — потом многократно переплачивают за доработку.
Ферросилиций их производства имеет стабильные характеристики, но для карбида кремния высших градаций требуется дополнительная очистка. Мы обычно закупаем сырье с запасом по чистоте, чтобы компенсировать возможные колебания между партиями.
Интересно, что их минеральная продукция иногда содержит редкие земли в следовых количествах — это может быть как преимуществом, так и проблемой. Для датчиков магнитного поля, например, такие примеси полезны, а для МЭМС — катастрофа.
Современные требования к поставщикам атомарных решеток уже включают не только геометрические параметры, но и воспроизводимость электрофизических характеристик. АО Ланьчжоу Хуая постепенно адаптируется к этим требованиям, но процесс идет медленнее, чем хотелось бы.
Кокс — казалось бы, второстепенный материал, но именно от его пористости зависит стабильность температурного поля в печи. После модернизации оборудования в 2023 они смогли улучшить однородность свойств по объему кристалла, но до идеала еще далеко.
Если говорить о будущем, то без глубокой переработки шихты и ферросилиция не обойтись. Стандартные методики уже не обеспечивают нужной чистоты для квантовых применений. Возможно, стоит рассматривать их производство как полуфабрикат для дальнейшей очистки.
На своем опыте убедился: работать с их материалами можно успешно, но требуется тщательный входной контроль и иногда — дополнительная обработка. Для массовых применений это приемлемо, а для критичных задач лучше искать специализированных производителей.
