Mar a chithear ann am Fig. 3, tha trì prìomh dhòighean ann a tha ag amas air criostal singilte SiC a thoirt seachad le càileachd àrd agus èifeachd: epitaxy ìre leaghaidh (LPE), còmhdhail bhalbhaichean corporra (PVT), agus tasgadh bhalbhaichean ceimigeach àrd-teòthachd (HTCVD). Tha PVT na phròiseas stèidhichte airson a bhith a’ dèanamh criostal singilte SiC, a tha air a chleachdadh gu farsaing ann am prìomh luchd-saothrachaidh wafer.
Ach, tha na trì pròiseasan uile ag atharrachadh agus ag ùr-ghnàthachadh. Chan eil e comasach fhathast faighinn a-mach dè am pròiseas a thèid a chleachdadh gu farsaing san àm ri teachd. Gu sònraichte, chaidh aithris air criostal singilte SiC de chàileachd àrd air a thoirt a-mach le fàs fuasglaidh aig ìre mhòr anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha fàs mòr SiC anns an ìre leaghaidh ag iarraidh teòthachd nas ìsle na teòthachd a’ phròiseas sublimation no tasgaidh, agus tha e a’ nochdadh sàr-mhathas ann a bhith a’ toirt a-mach P. -type SiC substrates (Clàr 3) [33, 34].
Fig. 3: Sgeama de thrì dòighean fàs criostal singilte SiC as motha: (a) epitaxy ìre liùlach; (b) còmhdhail bhalbhaichean corporra; (c) tasgadh bhalbhaichean ceimigeach àrd-teòthachd
Clàr 3: Coimeas eadar LPE, PVT agus HTCVD airson criostalan singilte SiC fhàs [33, 34]
Tha fàs fuasglaidh na theicneòlas àbhaisteach airson ullachadh semiconductors compound [36]. Bho na 1960n, tha luchd-rannsachaidh air feuchainn ri criostal a leasachadh ann am fuasgladh [37]. Aon uair ‘s gu bheil an teicneòlas air a leasachadh, faodar smachd a chumail air supersaturation an uachdar fàis, a tha a’ dèanamh an dòigh fuasglaidh na theicneòlas gealltanach airson ingotan criostail singilte àrd-inbhe fhaighinn.
Airson fàs fuasglaidh de chriostal singilte SiC, tha an stòr Si a ’tighinn bho leaghadh Si fìor-ghlan fhad‘ s a tha am breabadair grafait a ’frithealadh dà adhbhar: teasadair agus stòr solute C. Tha criostalan singilte SiC nas dualtaiche fàs fon cho-mheas stoichiometric air leth freagarrach nuair a tha an co-mheas de C agus Si faisg air 1, a’ nochdadh dùmhlachd uireasbhaidh nas ìsle [28]. Ach, aig cuideam àile, chan eil SiC a’ nochdadh puing leaghaidh agus bidh e a’ lobhadh gu dìreach tro theodhachd vaporization nas àirde na timcheall air 2,000 ° C. Chan urrainnear leaghadh SiC, a rèir dùilean teòiridheach, a chruthachadh ach fo dhroch dhiagram ìre binary Si-C (Fig. 4) a tha a rèir caisead teòthachd agus siostam fuasglaidh. Mar as àirde an C anns an leaghadh Si ag atharrachadh bho 1at.% gu 13at.%. Is e an saobh-chràbhadh dràibhidh C, mar as luaithe a tha an ìre fàis, agus is e feachd C ìosal an fhàs an saobh-chràbhadh C a tha fo smachd cuideam de 109 Pa agus teòthachd os cionn 3,200 ° C. Faodaidh e supersaturation a 'toirt a-mach uachdar rèidh [22, 36-38]. teòthachd eadar 1,400 agus 2,800 ° C, tha solubility C anns an leaghadh Si ag atharrachadh bho 1at.% gu 13at.%. Is e spionnadh an fhàs an saobh-chràbhadh C a tha fo smachd caisead teòthachd agus siostam fuasglaidh. Mar as àirde an saobh-chràbhadh C, is ann as luaithe a bhios an ìre fàis, agus bidh saobh-chràbhadh C ìosal a’ toirt a-mach uachdar rèidh [22, 36-38].
Fig. 4: Diagram ìre binary Si-C [40]
Chan e a-mhàin gu bheil dopadh eileamaidean meatailt gluasaid no eileamaidean tearc-talmhainn gu h-èifeachdach a’ lughdachadh an teòthachd fàis ach tha e coltach gur e seo an aon dòigh air sùbailteachd gualain ann an leaghadh Si a leasachadh gu mòr. A bharrachd air meatailtean buidheann gluasaid, leithid Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], msaa no meatailtean talmhainn tearc, leithid Ce [81], Y [82], Sc, msaa chun an leaghadh Si a’ leigeil le solubility gualain a dhol thairis air 50at.% ann an staid faisg air co-chothromachd thermodynamic. A bharrachd air an sin, tha innleachd LPE fàbharach airson dopadh seòrsa P de SiC, a ghabhas coileanadh le bhith a’ ceangal Al a-steach don
fuasglaidh [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83] . Ach, tha toirt a-steach Al a’ leantainn gu àrdachadh ann an resistivity criostalan singilte SiC P-seòrsa [49, 56].
mar as trice bidh fàs fuasglaidh a’ dol air adhart ann an àile gas inert. Ged a tha helium (He) nas daoire na argon, tha mòran sgoilearan a 'còrdadh ris air sgàth cho slaodach' sa tha e agus an giùlan teirmeach nas àirde (8 amannan argon) [85]. Tha an ìre imrich agus susbaint Cr ann an 4H-SiC coltach ri àile He agus Ar, tha e air a dhearbhadh gu bheil fàs fo Heresults ann an ìre fàis nas àirde na fàs fo Air sgàth sgaoileadh teas nas motha an neach-gleidhidh sìol [68]. Bidh e a’ cur bacadh air cruthachadh beàrnan taobh a-staigh a’ chriostail fhàs agus nèimheas spontaneous san fhuasgladh, an uairsin, gheibhear morf-eòlas uachdar rèidh [86].
Thug am pàipear seo a-steach leasachadh, tagraidhean, agus feartan innealan SiC, agus na trì prìomh dhòighean airson criostal singilte SiC fhàs. Anns na h-earrannan a leanas, chaidh ath-sgrùdadh a dhèanamh air na dòighean fàis fuasglaidh gnàthach agus prìomh pharamadairean co-fhreagarrach. Mu dheireadh, chaidh sealladh a mholadh a bheachdaich air na dùbhlain agus na h-obraichean san àm ri teachd a thaobh fàs mòr de chriostalan singilte SiC tro dhòigh fuasglaidh.
Ùine puist: Iuchar-01-2024