Kəşf edildiyi gündən silisium karbid geniş diqqəti cəlb etmişdir. Silikon karbid sp3 hibrid orbitallarını paylaşan elektron cütləri vasitəsilə kovalent bağlarla bağlanan yarı Si atomlarından və yarı C atomlarından ibarətdir. Onun monokristalının əsas struktur vahidində dörd Si atomu müntəzəm tetraedral quruluşda düzülmüşdür və C atomu müntəzəm tetraedrin mərkəzində yerləşir. Əksinə, Si atomu da tetraedrin mərkəzi hesab edilə bilər və bununla da SiC4 və ya CSi4 əmələ gətirir. Tetraedral quruluş. SiC-də kovalent bağ yüksək ionluqdur və silikon-karbon rabitəsi enerjisi çox yüksəkdir, təxminən 4,47eV. Yığma xəta enerjisinin aşağı olması səbəbindən silisium karbid kristalları böyümə prosesi zamanı asanlıqla müxtəlif politiplər əmələ gətirir. Üç əsas kateqoriyaya bölünə bilən 200-dən çox politip məlumdur: kubik, altıbucaqlı və üçbucaqlı.
Hal-hazırda SiC kristallarının əsas böyümə üsullarına Fiziki Buxar Daşıma Metodunu (PVT üsulu), Yüksək Temperaturda Kimyəvi Buxar Tutma (HTCVD üsulu), Maye Faza Metodunu və s. daxildir. Bunların arasında PVT üsulu daha yetkin və sənaye üçün daha uyğundur. kütləvi istehsal. .
PVT adlanan metod SiC toxum kristallarının tigenin üstünə yerləşdirilməsinə və SiC tozunun xammal kimi qabın altına yerləşdirilməsinə aiddir. Yüksək temperatur və aşağı təzyiqli qapalı mühitdə SiC tozu temperatur qradiyenti və konsentrasiya fərqinin təsiri altında sublimasiya edir və yuxarıya doğru hərəkət edir. Toxum kristalının ətrafına daşınması və həddindən artıq doymuş vəziyyətə çatdıqdan sonra yenidən kristallaşması üsulu. Bu üsul SiC kristal ölçüsünün və xüsusi kristal formalarının idarə edilə bilən böyüməsinə nail ola bilər. .
Bununla belə, SiC kristallarının yetişdirilməsi üçün PVT metodundan istifadə uzunmüddətli böyümə prosesi zamanı həmişə müvafiq böyümə şəraitinin saxlanmasını tələb edir, əks halda bu, qəfəs pozğunluğuna gətirib çıxaracaq və beləliklə, kristalın keyfiyyətinə təsir edəcəkdir. Bununla belə, SiC kristallarının böyüməsi qapalı məkanda tamamlanır. Effektiv monitorinq metodları və çoxlu dəyişənlər azdır, ona görə də prosesə nəzarət çətindir.
SiC kristallarının PVT üsulu ilə yetişdirilməsi prosesində pilləli axın artımı rejimi (Step Flow Growth) tək kristal formasının dayanıqlı böyüməsi üçün əsas mexanizm hesab olunur.
Buxarlanmış Si atomları və C atomları bükülmə nöqtəsində kristal səth atomları ilə üstünlük təşkil edəcək, burada nüvələşəcək və böyüyəcək və hər bir addım paralel olaraq irəliləməyə səbəb olacaq. Kristal səthindəki pillə eni adatomların diffuziyadan azad yolundan xeyli artıq olduqda, çoxlu sayda adatom yığıla bilər və əmələ gələn ikiölçülü adaya bənzər böyümə rejimi addım axınının böyümə rejimini məhv edəcək və nəticədə 4H itkisi ilə nəticələnəcəkdir. kristal strukturu haqqında məlumat, nəticədə çoxsaylı qüsurlar. Buna görə də, proses parametrlərinin tənzimlənməsi səthin pilləli strukturunun idarə edilməsinə nail olmalı, bununla da polimorf qüsurların yaranmasının qarşısını almalı, tək kristal formasının alınması məqsədinə çatmalı və son nəticədə yüksək keyfiyyətli kristallar hazırlamalıdır.
Ən erkən inkişaf etdirilmiş SiC kristal böyüməsi üsulu olaraq, fiziki buxar nəqli üsulu hazırda SiC kristallarının böyüməsi üçün ən əsas böyümə üsuludur. Digər üsullarla müqayisədə bu üsul böyümə avadanlığı üçün daha aşağı tələblərə, sadə böyümə prosesinə, güclü idarə oluna bilənliyə, nisbətən hərtərəfli inkişaf tədqiqatına malikdir və artıq sənaye tətbiqinə nail olmuşdur. HTCVD metodunun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, keçirici (n, p) və yüksək təmizlikli yarıizolyasiya edən vaflilər yetişdirə bilir və dopinq konsentrasiyasına nəzarət edə bilir ki, vaflidəki daşıyıcı konsentrasiyası 3×1013~5×1019 arasında tənzimlənə bilər. /sm3. Dezavantajlar yüksək texniki hədd və aşağı bazar payıdır. Maye fazalı SiC kristal böyüməsi texnologiyası yetkinləşməyə davam etdikcə, o, gələcəkdə bütün SiC sənayesini inkişaf etdirmək üçün böyük potensial nümayiş etdirəcək və çox güman ki, SiC kristal artımında yeni bir sıçrayış nöqtəsi olacaqdır.
Göndərmə vaxtı: 16 aprel 2024-cü il