ለሲሲ ክሪስታል እድገት ሶስት ዋና ዋና ዘዴዎች

በስእል 3 ላይ እንደሚታየው የሲሲ ነጠላ ክሪስታልን ከፍተኛ ጥራት ያለው እና ቅልጥፍናን ለማቅረብ ያለመ ሶስት ዋና ቴክኒኮች አሉ፡ ፈሳሽ ዙር ኤፒታክሲ (ኤልፒኢ)፣ ፊዚካል የእንፋሎት ትራንስፖርት (PVT) እና ከፍተኛ ሙቀት ያለው የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (HTCVD)። PVT በዋና ዋፈር አምራቾች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውለውን ሲሲ ነጠላ ክሪስታል ለማምረት በሚገባ የተረጋገጠ ሂደት ነው።

ይሁን እንጂ ሦስቱም ሂደቶች በፍጥነት እየተሻሻሉ እና አዳዲስ ናቸው. ወደፊት የትኛው ሂደት በሰፊው እንደሚተገበር እስካሁን ማረጋገጥ አልተቻለም። በተለይም ከፍተኛ ጥራት ያለው የሲሲ ነጠላ ክሪስታል በመፍትሔ እድገት በከፍተኛ ፍጥነት የሚመረተው በቅርብ ዓመታት ውስጥ ሪፖርት ተደርጓል፣ በፈሳሽ ደረጃ ውስጥ ያለው የሲሲ የጅምላ እድገት ከዝቅተኛ የሙቀት መጠን ዝቅ ማድረግን ይጠይቃል። -የ SiC substrates (ሠንጠረዥ 3) [33፣34]።

ምስል 3፡ የሶስት ዋና ዋና የሲሲ ነጠላ ክሪስታል የእድገት ቴክኒኮች እቅድ፡ (ሀ) ፈሳሽ ደረጃ ኤፒታክሲ; (ለ) አካላዊ ትነት ማጓጓዝ; (ሐ) ከፍተኛ ሙቀት ያለው የኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ

ሠንጠረዥ 3፡ የሲሲ ነጠላ ክሪስታሎችን ለማሳደግ የLPE፣ PVT እና HTCVD ንጽጽር [33፣ 34]

የመፍትሄው እድገት ውሁድ ሴሚኮንዳክተሮችን ለማዘጋጀት መደበኛ ቴክኖሎጂ ነው [36]. ከ 1960 ዎቹ ጀምሮ ተመራማሪዎች በመፍትሔ ውስጥ ክሪስታል ለመፍጠር ሞክረዋል [37]. ቴክኖሎጅው ከተሰራ በኋላ የዕድገት ወለል ከመጠን በላይ መጨመር በደንብ መቆጣጠር ይቻላል, ይህም የመፍትሄ ዘዴ ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ነጠላ ክሪስታል ኢንጎት ለማግኘት ተስፋ ሰጭ ቴክኖሎጂ ያደርገዋል.

ለሲሲ ነጠላ ክሪስታል የመፍትሄ እድገት፣ የ Si ምንጩ ከከፍተኛ ንፁህ ሲ ይቀልጣል እና የግራፋይት ክሩሺብል ለሁለት ዓላማዎች ያገለግላል፡ ማሞቂያ እና የ C solute ምንጭ። የሲሲ ነጠላ ክሪስታሎች የC እና Si ሬሾ ወደ 1 ሲጠጋ በተሻለው ስቶይቺዮሜትሪክ ሬሾ ስር የማደግ ዕድላቸው ከፍተኛ ሲሆን ይህም ዝቅተኛ ጉድለት እፍጋት [28] ያሳያል። ነገር ግን፣ በከባቢ አየር ግፊት፣ SiC ምንም የማቅለጥ ነጥብ አያሳይም እና ከ2,000 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ በሆነ የእንፋሎት ሙቀት አማካኝነት በቀጥታ ይበሰብሳል። ሲሲ ይቀልጣል፣ በንድፈ ሀሳብ መሰረት፣ በከባድ ሁኔታ ሊፈጠር የሚችለው ከሲ-ሲ ሁለትዮሽ ደረጃ ዲያግራም (ምስል 4) በሙቀት ቅልመት እና የመፍትሄ ስርዓት። በሲ መቅለጥ ውስጥ ያለው ከፍተኛ C ከ 1at.% ወደ 13at.% ይለያያል። የመንዳት C supersaturation, የዕድገት ፍጥነት በጣም ፈጣን ነው, እና ዝቅተኛ C የእድገቱ ኃይል በ 109 ፓ ግፊት እና ከ 3,200 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ የሙቀት መጠን ያለው C supersaturation ነው. ከ1,400 እስከ 2,800 ድግሪ ሴንቲ ግሬድ ባለው የሙቀት መጠን፣ በሲ መቅለጥ ውስጥ ያለው የC መሟሟት ከ1 at.% ወደ 13at.% ይለያያል። የእድገቱ አንቀሳቃሽ ኃይል በሙቀት ቅልጥፍና እና በመፍትሔ ስርዓት የተያዘው የ C ሱፐርሰተር ነው. የC ሱፐርሳቹሬትሽን ከፍ ባለ መጠን የእድገቱ ፍጥነት ይጨምራል፣ ዝቅተኛ C ሱፐርሳቹሬሽን ግን ለስላሳ ወለል ይፈጥራል።

ምስል 4፡ የሲ-ሲ ሁለትዮሽ ደረጃ ዲያግራም [40]

የዶፒንግ ሽግግር ሜታል ኤለመንቶች ወይም ብርቅዬ-ምድር ንጥረ ነገሮች የእድገቱን ሙቀት ውጤታማ በሆነ መንገድ መቀነስ ብቻ ሳይሆን በሲ መቅለጥ ውስጥ የካርቦን መሟሟትን በእጅጉ ለማሻሻል ብቸኛው መንገድ ይመስላል። እንደ ቲ [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-] የመሳሰሉ የሽግግር ቡድን ብረቶች መጨመር. 80]፣ ወዘተ ወይም ብርቅዬ የምድር ብረቶች፣ እንደ Ce [81]፣ Y [82]፣ Sc፣ ወዘተ ወደ ሲ መቅለጥ የካርቦን መሟሟት እንዲያልፍ ያስችለዋል። ለቴርሞዳይናሚክ ሚዛን ቅርብ በሆነ ሁኔታ 50at.%። በተጨማሪም የ LPE ቴክኒክ ለ P-type doping of SiC ተስማሚ ነው, ይህም አልን ወደ ውስጥ በመቀላቀል ሊሳካ ይችላል.
ሟሟ [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. ነገር ግን፣ አልን መቀላቀል የፒ-አይነት ሲሲ ነጠላ ክሪስታሎች የመቋቋም አቅም መጨመርን ያስከትላል።

የመፍትሄው እድገት በአጠቃላይ የማይነቃነቅ ጋዝ ከባቢ አየር ውስጥ ይቀጥላል. ምንም እንኳን ሂሊየም (ሄ) ከአርጎን የበለጠ ውድ ቢሆንም በዝቅተኛ viscosity እና ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት (8 ጊዜ የአርጎን) [85] በብዙ ምሁራን ዘንድ ተወዳጅ ነው። በ 4H-SiC ውስጥ ያለው የፍልሰት መጠን እና Cr ይዘት በHe እና Ar ከባቢ አየር ውስጥ ተመሳሳይ ናቸው፣ በሄሬሱልትስ ስር ያለው እድገት ከዓር በታች ካለው የእድገት ፍጥነት ከፍ ያለ የእድገት መጠን ያለው በዘሩ መያዣው ትልቅ የሙቀት መጠን ምክንያት መሆኑ ተረጋግጧል። እሱ ባደገው ክሪስታል ውስጥ ያሉትን ክፍተቶች እና በመፍትሔው ውስጥ ድንገተኛ ኒውክሊየስን ይከለክላል ፣ ከዚያ ለስላሳ የገጽታ ሞርፎሎጂ ሊገኝ ይችላል።

ይህ ወረቀት የሲሲ መሳሪያዎችን እድገት፣ አፕሊኬሽኖች እና ባህሪያት እና የሲሲ ነጠላ ክሪስታልን ለማሳደግ ሶስት ዋና ዘዴዎችን አስተዋውቋል። በሚቀጥሉት ክፍሎች, አሁን ያለው የመፍትሄ ዕድገት ዘዴዎች እና ተዛማጅ ቁልፍ መለኪያዎች ተገምግመዋል. በመጨረሻም፣ የሲሲ ነጠላ ክሪስታሎች የጅምላ እድገትን በሚመለከት በመፍትሔ ዘዴ ስለሚገጥሙት ተግዳሮቶች እና የወደፊት ስራዎች የሚዳስስ እይታ ቀርቧል።