3. irudian ikusten den bezala, hiru teknika nagusi daude SiC kristal bakarreko kalitate eta eraginkortasun handikoa eskaintzea helburu dutenak: fase likidoko epitaxia (LPE), lurrun-garraio fisikoa (PVT) eta tenperatura altuko lurrun-deposizio kimikoa (HTCVD). PVT SiC kristal bakarra ekoizteko ondo finkatuta dagoen prozesu bat da, oso erabilia dena obleen fabrikatzaile nagusietan.
Hala ere, hiru prozesu guztiak azkar garatzen eta berritzen ari dira. Oraindik ezin da zehaztu etorkizunean zein prozesu zabalduko den. Bereziki, azken urteotan disoluzio-hazkuntzaren ondorioz sortutako kalitate handiko SiC kristal bakarreko kristalak jakinarazi dira azken urteotan, fase likidoan SiC ontziratuko hazkuntzak sublimazio edo deposizio-prozesuarena baino tenperatura baxuagoa eskatzen du eta P ekoizteko bikaintasuna erakusten du. -mota SiC substratuak (3. taula) [33, 34].
3. irudia: SiC kristal bakarreko hazkuntzako hiru tekniken eskema: (a) fase likidoko epitaxia; (b) lurrun-garraio fisikoa; (c) tenperatura altuko lurrun-jadapen kimikoa
3. taula: LPE, PVT eta HTCVD konparaketa SiC kristal bakarreko hazteko [33, 34]
Soluzio-hazkundea erdieroale konposatuak prestatzeko teknologia estandarra da [36]. 1960ko hamarkadaz geroztik, ikertzaileak disoluzioan kristal bat garatzen saiatu dira [37]. Teknologia garatu ondoren, hazkuntza-azalera gainsaturazioa ondo kontrolatu daiteke, eta horrek irtenbide metodoa kalitate handiko kristal bakarreko lingoteak lortzeko teknologia itxaropentsua bihurtzen du.
SiC kristal bakarreko soluzioaren hazkuntzarako, Si iturburua Si oso puruaren urtzetik sortzen da, eta grafitozko arragoa helburu bikoitza du: berogailua eta C solutu iturria. SiC kristal bakarrek proportzio estekiometriko idealaren azpian hazten dira, C eta Si erlazioa 1etik hurbil dagoenean, akatsen dentsitate txikiagoa adierazten duena [28]. Hala ere, presio atmosferikoan, SiC-k ez du urtze-punturik erakusten eta 2.000 °C ingurutik gorako lurruntze-tenperaturaren bidez zuzenean deskonposatzen da. SiC urtzen, itxaropen teorikoen arabera, tenperatura-gradientearen eta disoluzio-sistemaren arabera, Si-C fase bitarreko diagramatik (4. irudia) larria baino ezin da eratu. Si urtzean C zenbat eta handiagoa izan % 1 at.-tik % 13 at.-ra aldatzen da. C supersaturazioa bultzatzailea, orduan eta azkarragoa da hazkuntza-tasa, hazkuntzaren C indar baxua, berriz, 109 Pa-ko presioa eta 3.200 °C-tik gorako tenperatura nagusi den C gainsaturazioa da. Gainsaturazioak gainazal leuna sortzen du [22, 36-38].1.400 eta 2.800 °C arteko tenperaturan, C-ren disolbagarritasuna Si urtzean % 1 at.-tik % 13at.-ra aldatzen da. Hazkundearen eragilea tenperatura-gradientea eta disoluzio-sistema nagusi den C gainsaturazioa da. C gainsaturazioa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta hazkunde-tasa azkarragoa izango da, eta C gainsaturazio baxuak gainazal leuna sortzen du [22, 36-38].
4. irudia: Si-C fase-diagrama bitarra [40]
Doping trantsizio-metal elementuak edo lur arraroen elementuak hazkunde-tenperatura eraginkortasunez jaisten ez ezik, badirudi karbonoaren disolbagarritasuna nabarmen hobetzeko modu bakarra dela Si urtzean. Trantsizio taldeko metalen gehitzea, hala nola Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], etab. edo lur arraroen metalek, hala nola Ce [81], Y [82], Sc, etab.ek Si urtuarekiko karbonoaren disolbagarritasuna % 50 at. gainditzea ahalbidetzen du oreka termodinamikotik hurbil dagoen egoera batean. Gainera, LPE teknika aldekoa da SiC-ren P motako dopatzeko, eta Al aleatuz lor daiteke.
disolbatzailea [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Hala ere, Al sartzeak P motako SiC kristal bakarren erresistibitatea areagotzea dakar [49, 56].Nitrogeno-dopingpean N motako hazkuntzaz gain,
disoluzioaren hazkundea, oro har, gas geldoen atmosferan gertatzen da. Helioa (He) argona baino garestiagoa den arren, jakintsu askoren aldekoa da bere biskositate txikiagoa eta eroankortasun termiko handiagoagatik (argonaren 8 aldiz) [85]. 4H-SiC-en migrazio-tasa eta Cr-aren edukia antzekoak dira He eta Ar atmosferan, frogatuta dago Heresults-en hazkuntza-tasa handiagoa dela Ar-en hazkuntza-tasa handiagoa dela, haziaren edukiontziaren bero xahupen handiagoa dela eta [68]. Kristal haziaren barruan hutsuneak sortzea eta disoluzioan berezko nukleazioa eragozten ditu, orduan, gainazal leunaren morfologia lor daiteke [86].
Artikulu honek SiC gailuen garapena, aplikazioak eta propietateak eta SiC kristal bakarra hazteko hiru metodo nagusiak aurkeztu zituen. Hurrengo ataletan, egungo soluzio-hazkuntza-teknikak eta dagozkien funtsezko parametroak berrikusi dira. Azkenik, irtenbide metodoaren bidez SiC kristal bakarreko hazkundeari buruzko erronkak eta etorkizuneko lanak eztabaidatzen dituen aurreikuspen bat proposatu zen.
Argitalpenaren ordua: 2024-07-01