Investigación del comportamiento de rascado de la oblea de 4H-SIC

Pam-Xiamen puede ofrecer obleas de 4H-Sic de alta calidad 4H-SIC, que son ideales para fabricar chips de alta frecuencia y alta potencia debido a sus excelentes propiedades físicas y químicas, más especificaciones leehttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html. Sin embargo, la dificultad de procesamiento del sustrato SIC es extremadamente alta, y su baja resistencia a la fractura dificulta que los métodos de pulido tradicionales de pulido logren un tratamiento superficial eficiente y de alta calidad. Para resolver este problema, los investigadores han explorado el comportamiento de rascado de la oblea de SiC desde múltiples perspectivas, con el objetivo de revelar los mecanismos de deformación y eliminación de 4H-SIC, optimizando así los procesos de fabricación y mejorando la calidad del procesamiento de superficies.

1. Análisis del mecanismo de rascado de SICObleas

El equipo de investigación de Zhu Fulong se centra en el mecanismo de eliminación de materiales de SIC durante el proceso de rascado, y a través de experimentos sistemáticos, analiza profundamente la influencia de los diferentes tamaños de cabezales raspadores y cargas normales en la morfología de la superficie, la fuerza tangencial y la señal de emisión acústica de SIC. Según los resultados experimentales, los comportamientos de rascado de SIC se clasifican como:

1) Modo de alto estrés: bajo cabezales de raspado de tamaño pequeño y grandes condiciones de carga, se forman grietas irregulares en ambos lados del rasguño debido al estrés superficial extremadamente alto;

2) Modo Hertz: bajo la acción de un raspador de gran tamaño y una pequeña carga, la superficie de rasguño es lisa y produce grietas periódicas de hertz;

3) Modo de casi plasticidad: ocurre cuando aumenta la fuerza normal o el tamaño del raspador disminuye, manifestado como un aumento en el ancho de rasguño acompañado de deformación plástica;

4) Modo de falla del lápiz óptico: cuando el tamaño de la cuchilla es pequeño y la carga aumenta aún más, la punta de la cuchilla en sí está dañada, lo que resulta en múltiples rasguños paralelos.

Las morfologías se muestran como en la figura 1.

Fig. 1 Micrografías de rasguño en diferentes modos (C: Modo de alto estrés; D: Modo Hertz; E: Modo de plástico cuasi; F: Modo de falla avanzada)

Los experimentos han demostrado que se pueden lograr mejores efectos de eliminación de materiales en el modo Hertz y el modo de plástico cuasi. Este estudio no solo revela profundamente los modos complejos de comportamiento y falla de materiales duros y frágiles, como SIC bajo arañazos, sino que, lo que es más importante, proporciona una base teórica clave para optimizar la tecnología de procesamiento (como la molienda y el pulido).

2. RascarREsistencia de 4H–SicSindividualCcristalbajoDdiferenteOxidaciónCondiciones

Ban Xinxing et al realizaron tres métodos de pretratamiento en la superficie de un solo cristal 4H SIC: pulido, oxidación y oxidación después de agregar catalizadores, y evaluó su efecto regulatorio en el comportamiento de daño superficial del material a través de experimentos de rasguños. Los resultados experimentales muestran que en comparación con 4H-SIC pulido, la superficie después del tratamiento con oxidación exhibe un fenómeno de fractura menos frágil durante el rascado, y la morfología de scratch es más suave y más plana. Vale la pena señalar que la oxidación asistida por catalizador puede optimizar aún más el rendimiento de la superficie: los catalizadores suprimen efectivamente el inicio y la propagación de grietas internas en los materiales al aumentar la velocidad de reacción de oxidación, logrando así efectos de eliminación de la superficie más eficientes y menos dañinos.

Además de la morfología de la superficie, la exploración en profundidad de la evolución microestructural de las áreas de rascar, como la distribución de dislocación y el comportamiento de transición de fase, es crucial para una comprensión completa del comportamiento de rasguño. Este estudio proporciona una nueva idea para el proceso de tratamiento de superficie de los cristales individuales 4H-SIC, es decir, al regular las condiciones de oxidación (especialmente la introducción de catalizadores), la supresión de la fragilidad de la superficie y la mejora de la eficiencia de eliminación se pueden lograr sinérgicamente.

3.RascarBEhavior de 4H–SicSindividualCRYstals enDdiferenteStrenRatesos

Zhang Ruihao et al. realizó experimentos de rascado a diferentes velocidades de rascado, observó la morfología de la superficie del material y midió los cambios en la fuerza de rascado para analizar el modo de deformación y el mecanismo de eliminación del material de 4 H SIC. La investigación ha encontrado que el modo de deformación de la oblea de 4H-SIC sufre una transición gradual de la deformación plástica a la fractura frágil con una profundidad de rascado aumentando. Además, la velocidad de rascado tiene un impacto significativo en el coeficiente de fricción y el mecanismo de eliminación del material. A medida que aumenta la velocidad de rascado, el coeficiente de fricción disminuye y el mecanismo de eliminación del material cambia de deformación plástica a fractura frágil. Al controlar la velocidad de rascado, es posible equilibrar de manera efectiva la eficiencia de eliminación de los materiales con la calidad del procesamiento, logrando resultados de procesamiento más eficientes y refinados.

Ya sea que necesite sic wafer para investigación o para aplicaciones industriales, comuníquese con el correo electrónico[email protected]y[email protected].

Referencias:

1. Huang, Y., Zhou, Y., Li, J. y Zhu, F. (2022). El mecanismo de eliminación de materiales y los modos múltiples características para el carburo de silicio durante el rascado. Revista Internacional de Ciencias Mecánicas, 235, 107719.
2. Ban, X., Tian, ​​Z., Zheng, S., Zhu, J., Ba, W., Wang, N., ... y Li, Z. (2024). Propiedades de rascado del cristal único 4H -SIC después de la oxidación en diferentes condiciones. Desgaste, 556, 205503.
3. Zhang, R., Wang, B., Liu, Z., Jiang, L., Cai, Y. y Song, Q. (2023). Efecto de la velocidad de deformación sobre la deformación del material y el comportamiento de eliminación durante el rascado de alta velocidad de 4H -SIC. Tribology International, 187, 108756.