Desde o seu descubrimento, o carburo de silicio chamou a atención xeneralizada. O carburo de silicio está composto por metade átomos de Si e metade átomos de C, que están conectados por enlaces covalentes a través de pares de electróns que comparten orbitais híbridos sp3. Na unidade estrutural básica do seu monocristal, catro átomos de Si están dispostos nunha estrutura tetraédrica regular, e o átomo C está situado no centro do tetraedro regular. Pola contra, o átomo de Si tamén pode ser considerado como o centro do tetraedro, formando así SiC4 ou CSi4. Estrutura tetraédrica. O enlace covalente en SiC é altamente iónico, e a enerxía do enlace silicio-carbono é moi alta, uns 4,47 eV. Debido á baixa enerxía de falla de apilado, os cristais de carburo de silicio forman facilmente varios politipos durante o proceso de crecemento. Hai máis de 200 politipos coñecidos, que se poden dividir en tres grandes categorías: cúbicos, hexagonales e trigonais.
Na actualidade, os principais métodos de crecemento dos cristais de SiC inclúen o Método de Transporte de Vapor Físico (método PVT), a Deposición Química de Vapor de Alta Temperatura (método HTCVD), o Método en Fase Líquida, etc. Entre eles, o método PVT é máis maduro e máis axeitado para a industria. produción en masa. .
O chamado método PVT refírese a colocar cristais de sementes de SiC na parte superior do crisol e colocar o po de SiC como materia prima na parte inferior do crisol. Nun ambiente pechado de alta temperatura e baixa presión, o po de SiC sublima e móvese cara arriba baixo a acción do gradiente de temperatura e da diferenza de concentración. Método para transportalo ata as proximidades do cristal da semente e despois recristalizalo despois de alcanzar un estado sobresaturado. Este método pode conseguir un crecemento controlable do tamaño dos cristais de SiC e das formas específicas de cristais. .
Non obstante, usar o método PVT para cultivar cristais de SiC require manter sempre condicións de crecemento axeitadas durante o proceso de crecemento a longo prazo, se non, provocará un trastorno da rede, afectando así a calidade do cristal. Non obstante, o crecemento dos cristais de SiC complétase nun espazo pechado. Hai poucos métodos de seguimento efectivos e moitas variables, polo que o control do proceso é difícil.
No proceso de crecemento de cristais de SiC polo método PVT, considérase que o modo de crecemento de fluxo escalonado (Step Flow Growth) é o principal mecanismo para o crecemento estable dunha forma de cristal único.
Os átomos de Si e C vaporizados uniranse preferentemente cos átomos da superficie cristalina no punto de torsión, onde se nuclearán e crecerán, facendo que cada paso fluya cara adiante en paralelo. Cando o ancho do paso na superficie do cristal supera con moito o camiño libre de difusión dos adátomos, un gran número de adátomos pode aglomerarse, e o modo de crecemento bidimensional que se forma en forma de illa destruirá o modo de crecemento do fluxo escalonado, resultando na perda de 4H. información da estrutura cristalina, resultando en múltiples defectos. Polo tanto, o axuste dos parámetros do proceso debe lograr o control da estrutura do paso da superficie, suprimindo así a xeración de defectos polimórficos, conseguindo o propósito de obter unha forma de cristal único e, finalmente, preparar cristais de alta calidade.
Como o método de crecemento de cristais de SiC desenvolvido máis antigo, o método de transporte físico de vapor é actualmente o método de crecemento máis común para o cultivo de cristais de SiC. En comparación con outros métodos, este método ten requisitos máis baixos para os equipos de crecemento, un proceso de crecemento sinxelo, unha forte controlabilidade, unha investigación de desenvolvemento relativamente exhaustiva e xa conseguiu unha aplicación industrial. A vantaxe do método HTCVD é que pode cultivar obleas condutoras (n, p) e semi-illantes de alta pureza, e pode controlar a concentración de dopaxe para que a concentración de portadores na oblea sexa axustable entre 3 × 1013 ~ 5 × 1019. /cm3. As desvantaxes son un alto limiar técnico e unha baixa cota de mercado. A medida que a tecnoloxía de crecemento de cristais de SiC en fase líquida continúa madurando, mostrará un gran potencial para avanzar en toda a industria de SiC no futuro e é probable que sexa un novo punto de avance no crecemento de cristais de SiC.
Hora de publicación: 16-Abr-2024