Des del seu descobriment, el carbur de silici ha cridat l'atenció generalitzada. El carbur de silici està format per la meitat d'àtoms de Si i la meitat d'àtoms de C, que estan connectats per enllaços covalents mitjançant parells d'electrons que comparteixen orbitals híbrids sp3. A la unitat estructural bàsica del seu cristall únic, quatre àtoms de Si estan disposats en una estructura tetraèdrica regular i l'àtom C es troba al centre del tetraedre regular. Per contra, l'àtom de Si també es pot considerar com el centre del tetraedre, formant així SiC4 o CSi4. Estructura tetraèdrica. L'enllaç covalent en SiC és altament iònic i l'energia de l'enllaç silici-carboni és molt alta, uns 4,47 eV. A causa de la baixa energia de falla d'apilament, els cristalls de carbur de silici formen fàcilment diversos politips durant el procés de creixement. Hi ha més de 200 politips coneguts, que es poden dividir en tres grans categories: cúbics, hexagonals i trigonals.
Actualment, els principals mètodes de creixement dels cristalls de SiC inclouen el mètode de transport físic de vapor (mètode PVT), la deposició de vapor químic a alta temperatura (mètode HTCVD), el mètode en fase líquida, etc. Entre ells, el mètode PVT és més madur i més adequat per a la indústria. producció en massa.
L'anomenat mètode PVT es refereix a col·locar cristalls de llavors de SiC a la part superior del gresol i col·locar pols de SiC com a matèria primera a la part inferior del gresol. En un entorn tancat d'alta temperatura i baixa pressió, la pols de SiC es sublima i es mou cap amunt sota l'acció del gradient de temperatura i la diferència de concentració. Mètode per transportar-lo a les proximitats del cristall de llavors i després recristal·litzar-lo després d'arribar a un estat sobresaturat. Aquest mètode pot aconseguir un creixement controlable de la mida del cristall de SiC i formes específiques de cristall.
Tanmateix, utilitzar el mètode PVT per fer créixer cristalls de SiC requereix mantenir sempre unes condicions de creixement adequades durant el procés de creixement a llarg termini, en cas contrari, provocarà un desordre de la gelosia, afectant així la qualitat del cristall. Tanmateix, el creixement dels cristalls de SiC es completa en un espai tancat. Hi ha pocs mètodes de seguiment efectius i moltes variables, de manera que el control del procés és difícil.
En el procés de creixement de cristalls de SiC pel mètode PVT, el mode de creixement de flux escalonat (Step Flow Growth) es considera el mecanisme principal per al creixement estable d'una forma de cristall únic.
Els àtoms de Si vaporitzats i els àtoms de C s'uniran preferentment amb els àtoms de la superfície del cristall al punt de torsió, on es nuclearan i creixeran, fent que cada pas flueixi cap endavant en paral·lel. Quan l'amplada del pas a la superfície del cristall supera amb escreix el camí lliure de difusió dels adàtoms, un gran nombre d'adàtoms es pot aglomerar, i el mode de creixement d'illa bidimensional format destruirà el mode de creixement del flux de pas, donant lloc a la pèrdua de 4H. informació de l'estructura cristal·lina, donant lloc a múltiples defectes. Per tant, l'ajust dels paràmetres del procés ha d'aconseguir el control de l'estructura del pas superficial, suprimint així la generació de defectes polimòrfics, aconseguint el propòsit d'obtenir una forma de cristall únic i, finalment, preparar cristalls d'alta qualitat.
Com a mètode de creixement de cristalls de SiC desenvolupat més antic, el mètode de transport físic de vapor és actualment el mètode de creixement més habitual per fer créixer cristalls de SiC. En comparació amb altres mètodes, aquest mètode té requisits més baixos per a equips de creixement, un procés de creixement senzill, una forta controlabilitat, una investigació de desenvolupament relativament exhaustiva i ja ha aconseguit una aplicació industrial. L'avantatge del mètode HTCVD és que pot fer créixer hòsties conductores (n, p) i semi-aïllants d'alta puresa, i pot controlar la concentració de dopatge de manera que la concentració del portador a l'hòstia sigui ajustable entre 3 × 1013 ~ 5 × 1019. /cm3. Els desavantatges són un llindar tècnic elevat i una quota de mercat baixa. A mesura que la tecnologia de creixement de cristalls de SiC en fase líquida segueixi madurant, mostrarà un gran potencial per avançar en tota la indústria de SiC en el futur i és probable que sigui un nou punt d'avenç en el creixement del cristall de SiC.
Hora de publicació: 16-abril-2024