Alates selle avastamisest on ränikarbiid pälvinud laialdast tähelepanu. Ränikarbiid koosneb pooltest Si-aatomitest ja pooltest C-aatomitest, mis on ühendatud kovalentsete sidemetega elektronpaaride kaudu, mis jagavad sp3 hübriidorbitaale. Selle monokristalli põhistruktuuriüksuses paiknevad neli Si-aatomit korrapärases tetraeedrilises struktuuris ja C-aatom asub korrapärase tetraeedri keskmes. Vastupidiselt võib Si aatomit pidada ka tetraeedri keskpunktiks, moodustades seeläbi SiC4 või CSi4. Tetraeedriline struktuur. SiC kovalentne side on väga ioonne ja räni-süsinik sideme energia on väga kõrge, umbes 4,47 eV. Madala virnastusvea energia tõttu moodustavad ränikarbiidi kristallid kasvuprotsessis kergesti erinevaid polütüüpe. On teada rohkem kui 200 polütüüpi, mis võib jagada kolme suurde kategooriasse: kuup-, kuusnurk- ja trigonaalne.
Praegu on ränikarbiidi kristallide peamised kasvumeetodid füüsikalise aurutranspordi meetod (PVT-meetod), kõrgtemperatuuriline keemiline aurustamine-sadestamine (HTCVD-meetod), vedelfaasi meetod jne. Nende hulgas on PVT-meetod küpsem ja sobivam tööstuslikuks kasutamiseks. masstootmine. )
Niinimetatud PVT meetod viitab SiC idukristallide asetamisele tiigli ülaosale ja ränikarbiidi pulbri asetamisele toorainena tiigli põhja. Kõrge temperatuuri ja madala rõhuga suletud keskkonnas sublimeerub SiC pulber ja liigub temperatuuri gradiendi ja kontsentratsiooni erinevuse mõjul ülespoole. Meetod selle transportimiseks idukristalli lähedusse ja seejärel pärast üleküllastunud olekusse jõudmist ümberkristallimiseks. Selle meetodiga on võimalik saavutada SiC kristallide suuruse ja spetsiifiliste kristallivormide kontrollitav kasv. )
Kuid PVT meetodi kasutamine SiC kristallide kasvatamiseks nõuab pikaajalise kasvuprotsessi ajal alati sobivate kasvutingimuste säilitamist, vastasel juhul põhjustab see võre häireid, mõjutades seega kristalli kvaliteeti. SiC kristallide kasv lõpeb aga suletud ruumis. Efektiivseid jälgimismeetodeid ja muutujaid on palju, mistõttu on protsesside juhtimine keeruline.
SiC kristallide kasvatamise protsessis PVT meetodil peetakse astmelise voolu kasvu režiimi (Step Flow Growth) monokristallivormi stabiilse kasvu peamiseks mehhanismiks.
Aurustunud Si-aatomid ja C-aatomid seostuvad eelistatavalt kristallipinna aatomitega murdepunktis, kus nad tuumastuvad ja kasvavad, pannes iga sammu paralleelselt edasi voolama. Kui astme laius kristalli pinnal ületab kõvasti adatoomide difusioonivaba rada, võib suur hulk adatoome aglomereeruda ja moodustunud kahemõõtmeline saarelaadne kasvurežiim hävitab astmelise voolu kasvurežiimi, mille tulemuseks on 4H kaotus. kristallstruktuuri teave, mille tulemuseks on mitu defekti. Seetõttu peab protsessi parameetrite reguleerimine saavutama pinnaastmestruktuuri kontrolli, vähendades seeläbi polümorfsete defektide teket, saavutades eesmärgi saada monokristallivorm ja lõpuks valmistada kvaliteetseid kristalle.
Varasemalt välja töötatud SiC kristallide kasvatamise meetodina on füüsikaline aurutranspordi meetod praegu kõige levinum kasvumeetod ränikarbiidi kristallide kasvatamiseks. Võrreldes teiste meetoditega on sellel meetodil madalamad nõuded kasvuseadmetele, lihtne kasvuprotsess, tugev juhitavus, suhteliselt põhjalikud arendusuuringud ja see on juba saavutanud tööstusliku rakenduse. HTCVD meetodi eeliseks on see, et sellega saab kasvatada juhtivaid (n, p) ja kõrge puhtusastmega poolisoleerivaid vahvleid ning kontrollida dopingu kontsentratsiooni nii, et kandja kontsentratsioon vahvlil on reguleeritav vahemikus 3 × 1013–5 × 1019. /cm3. Puuduseks on kõrge tehniline lävi ja väike turuosa. Kuna vedelfaasilise ränikarbiidi kristallide kasvatamise tehnoloogia areneb jätkuvalt, näitab see suurt potentsiaali kogu ränikarbiidi tööstuse edendamisel tulevikus ja on tõenäoliselt uus läbimurdepunkt ränikarbiidi kristallide kasvus.
Postitusaeg: 16. aprill 2024