Ingon sa gipakita sa Fig. 3, adunay tulo ka dominanteng mga teknik nga nagtumong sa paghatag sa SiC single nga kristal nga adunay taas nga kalidad ug effciency: liquid phase epitaxy (LPE), physical vapor transport (PVT), ug high-temperature chemical vapor deposition (HTCVD). Ang PVT usa ka maayo nga natukod nga proseso alang sa paghimo sa usa ka kristal nga SiC, nga kaylap nga gigamit sa mga dagkong tiggama sa wafer.
Bisan pa, ang tanan nga tulo nga mga proseso paspas nga nag-uswag ug nagbag-o. Dili pa posible nga mahibal-an kung unsang proseso ang kaylap nga gisagop sa umaabot. Ilabi na, ang taas nga kalidad nga SiC single nga kristal nga gihimo sa pagtubo sa solusyon sa usa ka igo nga rate ang gitaho sa bag-ohay nga mga tuig, ang kadaghan nga pagtubo sa SiC sa likido nga bahin nanginahanglan usa ka mas ubos nga temperatura kaysa sa proseso sa sublimation o deposition, ug kini nagpakita sa kahusayan sa paghimo sa P -type nga SiC substrates (Table 3) [33, 34].
Fig. 3: Schematic sa tulo ka dominanteng SiC single crystal growth techniques: (a) liquid phase epitaxy; (b) pisikal nga transportasyon sa alisngaw; (c) taas nga temperatura kemikal nga alisngaw deposition
Talaan 3: Pagtandi sa LPE, PVT ug HTCVD alang sa pagtubo sa SiC single nga kristal [33, 34]
Ang pagtubo sa solusyon usa ka sumbanan nga teknolohiya alang sa pag-andam sa compound semiconductors [36]. Sukad sa 1960s, ang mga tigdukiduki misulay sa paghimo og kristal sa solusyon [37]. Sa diha nga ang teknolohiya naugmad, ang supersaturation sa pagtubo sa nawong mahimong maayo nga kontrolado, nga naghimo sa solusyon nga paagi sa usa ka promising teknolohiya alang sa pag-angkon sa taas nga kalidad nga single kristal ingots.
Alang sa pagtubo sa solusyon sa usa ka kristal nga SiC, ang gigikanan sa Si naggikan sa labi ka purong Si matunaw samtang ang graphite crucible nagsilbi nga doble nga katuyoan: heater ug C solute nga gigikanan. Ang SiC single nga mga kristal mas lagmit nga motubo ubos sa sulundon nga stoichiometric ratio kung ang ratio sa C ug Si duol sa 1, nga nagpakita sa usa ka ubos nga depekto nga densidad [28]. Bisan pa, sa presyur sa atmospera, ang SiC wala magpakita nga punto sa pagkatunaw ug direkta nga madunot pinaagi sa mga temperatura sa pag-alisngaw nga sobra sa 2,000 °C. Ang SiC natunaw, sumala sa teoretikal nga mga gilauman, mahimo lamang nga maporma ubos sa grabe nga makita gikan sa Si-C binary phase diagram (Fig. 4) nga pinaagi sa temperatura gradient ug solusyon nga sistema. Ang mas taas nga C sa Si matunaw magkalahi gikan sa 1at.% ngadto sa 13at.%. Ang nagmaneho sa C supersaturation, ang mas paspas nga pagtubo rate, samtang ang ubos nga C nga pwersa sa pagtubo mao ang C supersaturation nga gidominar pressure sa 109 Pa ug mga temperatura sa ibabaw sa 3,200 °C. Makahimo kini og supersaturation og hamis nga nawong [22, 36-38].temperatura tali sa 1,400 ug 2,800 °C, ang solubility sa C sa Si melt managlahi gikan sa 1at.% ngadto sa 13at.%. Ang nagmaneho nga puwersa sa pagtubo mao ang C supersaturation nga gidominahan sa gradient sa temperatura ug sistema sa solusyon. Ang mas taas nga C supersaturation, mas paspas ang pagtubo, samtang ang ubos nga C supersaturation nagpatunghag hamis nga nawong [22, 36-38].
Fig. 4: Si-C binary phase diagram [40]
Ang doping nga transisyon nga mga elemento sa metal o talagsaon nga mga elemento sa yuta dili lamang epektibo nga nagpaubos sa temperatura sa pagtubo apan daw mao ra ang paagi aron mapauswag ang pagkatunaw sa carbon sa Si melt. Ang pagdugang sa mga metal nga grupo sa transisyon, sama sa Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], ug uban pa o talagsaon nga yuta nga mga metal, sama sa Ce [81], Y [82], Sc, ug uban pa sa Si melt nagtugot sa carbon solubility nga molapas sa 50at.% sa usa ka estado nga duol sa thermodynamic equilibrium. Dugang pa, ang teknik sa LPE paborable alang sa P-type nga doping sa SiC, nga mahimong makab-ot pinaagi sa pagsagol sa Al ngadto sa
solvent [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Bisan pa, ang paglakip sa Al nagdala ngadto sa pagtaas sa resistivity sa P-type nga SiC nga single nga kristal [49, 56]. Gawas sa N-type nga pagtubo ubos sa nitrogen doping,
Ang pagtubo sa solusyon sa kasagaran nagpadayon sa usa ka inert gas atmospera. Bisan tuod ang helium (He) mas mahal kay sa argon, kini gipaboran sa daghang mga eskolar tungod sa iyang ubos nga viscosity ug mas taas nga thermal conductivity (8 ka beses sa argon) [85]. Ang migration rate ug Cr content sa 4H-SiC parehas ubos sa He ug Ar atmosphere, napamatud-an nga ang pagtubo ubos sa Heresults sa mas taas nga growth rate kay sa pagtubo ubos sa Ar tungod sa mas dako nga heat dissipation sa seed holder [68]. Gibabagan niya ang pagporma sa mga haw-ang sa sulod sa nagtubo nga kristal ug kusog nga nucleation sa solusyon, unya, makuha ang usa ka hapsay nga morpolohiya sa nawong [86].
Gipaila sa kini nga papel ang pag-uswag, aplikasyon, ug mga kabtangan sa mga aparato sa SiC, ug ang tulo nga panguna nga mga pamaagi alang sa pagtubo sa usa ka kristal nga SiC. Sa mosunod nga mga seksyon, ang kasamtangan nga mga pamaagi sa pagtubo sa solusyon ug ang katugbang nga yawe nga mga parameter gisusi. Sa katapusan, gisugyot ang usa ka panan-aw nga naghisgot sa mga hagit ug umaabot nga mga buhat bahin sa kadaghanan nga pagtubo sa mga single nga kristal sa SiC pinaagi sa pamaagi sa solusyon.
Oras sa pag-post: Hul-01-2024