E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka Fig. 3, aia ʻekolu ʻenehana nui e manaʻo ana e hāʻawi i ka SiC hoʻokahi kristal me ka maikaʻi a me ka maikaʻi: ka wai epitaxy (LPE), ka lawe ʻana i ka mahu kino (PVT), a me ka hoʻoheheʻe ʻana i ka mahu kemika kiʻekiʻe (HTCVD). ʻO PVT kahi kaʻina hana i hoʻokumu ʻia no ka hana ʻana i ka SiC hoʻokahi aniani, i hoʻohana nui ʻia i nā mea hana wafer nui.
Eia naʻe, ke ulu wikiwiki nei nā kaʻina hana ʻekolu a me nā mea hou. ʻAʻole hiki ke hoʻoholo i ke kaʻina hana e aʻo nui ʻia i ka wā e hiki mai ana. ʻO ka mea kūikawā, ʻo SiC kiʻekiʻe kiʻekiʻe kiʻekiʻe hoʻokahi kristal i hana ʻia e ka ulu ʻana o ka hopena i ka nui o ka helu i hōʻike ʻia i nā makahiki i hala iho nei, ʻo ka ulu nui ʻana o SiC i ka pae wai e pono ai ka haʻahaʻa haʻahaʻa ma mua o ke kaʻina sublimation a i ʻole ka deposition, a ke hōʻike nei i ka maikaʻi i ka hana ʻana P. -type SiC substrates (Table 3) [33, 34].
Fig. 3: Hoʻolālā o ʻekolu mau ʻano hana hoʻoulu ʻana o ka kristal hoʻokahi SiC nui: (a) wai epitaxy; (b) ka lawe ʻana i ka mahu kino; (c) ka waiho ʻana o ka mahu kemika kiʻekiʻe
Papa 3: Hoʻohālikelike o LPE, PVT a me HTCVD no ka ulu ʻana i nā kristal hoʻokahi SiC [33, 34]
ʻO ka ulu ʻana o ka hopena he ʻenehana maʻamau no ka hoʻomākaukau ʻana i nā semiconductors hui [36]. Mai ka 1960s, ua hoʻāʻo nā mea noiʻi e hoʻomohala i kahi aniani i ka hopena [37]. Ke hoʻomohala ʻia ka ʻenehana, hiki ke hoʻomalu maikaʻi ʻia ka supersaturation o ka ʻili ulu, kahi e hana ai i ke ala hoʻonā i ʻenehana hoʻohiki no ka loaʻa ʻana o nā ingots aniani hoʻokahi kiʻekiʻe.
No ka ulu ʻana o ka hoʻonā ʻana o ka kristal SiC hoʻokahi, loaʻa ke kumu Si mai ka hoʻoheheʻe ʻana o Si maʻemaʻe aʻo ka graphite crucible e lawelawe i nā kumu ʻelua: heater a me ke kumu solute C. ʻOi aku ka nui o ka ulu ʻana o nā kristal hoʻokahi SiC ma lalo o ka ratio stoichiometric maikaʻi loa ke kokoke ka ratio o C a me Si i ka 1, e hōʻike ana i kahi haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa [28]. Eia nō naʻe, ma ke kaomi ʻana o ka lewa, ʻaʻole hōʻike ʻo SiC i kahi helu heheʻe a hoʻoheheʻe pololei ʻia ma o ka wela o ka vaporization ma kahi o 2,000 °C. Hiki ke hoʻoheheʻe ʻia ʻo SiC, e like me nā manaʻo manaʻo, hiki ke hoʻokumu ʻia ma lalo o ke koʻikoʻi ke ʻike ʻia mai ke kiʻi kiʻi pālua ʻo Si-C (Fig. 4) ma ka ʻanuʻu wela a me ka ʻōnaehana hoʻonā. ʻO ke kiʻekiʻe o ka C ma ka Si hehee ʻokoʻa mai ka 1at.% a hiki i ka 13at.%. ʻO ka hoʻokele C supersaturation, ʻoi aku ka wikiwiki o ka ulu ʻana, ʻoiai ka haʻahaʻa C ikaika o ka ulu ʻana ʻo ia ka supersaturation C i hoʻomalu ʻia i ke kaomi o 109 Pa a me nā mahana ma luna o 3,200 °C. Hiki iā ia ke hana i ka supersaturation i kahi ʻili pahee [22, 36-38]. nā wela ma waena o 1,400 a me 2,800 °C, ʻokoʻa ka solubility o C i ka hehee Si mai 1at.% a 13at.%. ʻO ka ikaika o ka ulu ʻana, ʻo ia ka C supersaturation i hoʻomalu ʻia e ka gradient mahana a me ka ʻōnaehana hoʻonā. ʻO ke kiʻekiʻe o ka supersaturation C, ʻoi aku ka wikiwiki o ka ulu ʻana, aʻo ka haʻahaʻa C supersaturation e hoʻopuka i kahi ʻili malū [22, 36-38].
Kiʻi 4: ʻO ke kiʻikuhi ʻāpana binary Si-C [40]
ʻAʻole i hoʻohaʻahaʻa maikaʻi i ka wela o ka ulu ʻana o ka hoʻololi ʻana i nā mea metala a i ʻole nā mea laha honua akā ʻo ia wale nō ke ala e hoʻomaikaʻi nui ai i ka solubility kalapona ma Si melt. ʻO ka hoʻohui o nā metala hui hoʻololi, e like me Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], etc. a i ʻole nā metala honua laha ʻole, e like me Ce [81], Y [82], Sc, etc. ʻoi aku ma mua o 50at.% ma kahi mokuʻāina kokoke i ka thermodynamic equilibrium. Eia kekahi, ʻoi aku ka maikaʻi o ka ʻenehana LPE no ka doping P-type o SiC, hiki ke loaʻa ma ka hoʻohui ʻana iā Al i loko o ka
mea hoʻoheheʻe [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Eia naʻe,ʻo ka hoʻokomoʻana o Al e alakaʻi i ka piʻiʻana o ka resistivity o P-type SiC single crystals [49, 56]. Ma waho aʻe o ka uluʻana o N-type ma lalo o ka nitrogen doping,
Hoʻomaka ka ulu ʻana o ka hoʻonā i loko o kahi ea kinoea inert. ʻOiai ʻoi aku ka maikaʻi o ka helium (He) ma mua o ka argon, ua makemake nui ʻia e ka poʻe loea ma muli o kona haʻahaʻa haʻahaʻa a me ke kiʻekiʻe o ka thermal conductivity (8 mau manawa o argon) [85]. Ua like ka nui o ka neʻe ʻana a me ka Cr ma 4H-SiC ma lalo o He a me Ar lewa, ua hōʻike ʻia ʻo ka ulu ʻana ma lalo o Heresults i kahi ulu kiʻekiʻe ma mua o ka ulu ʻana ma lalo o Ar ma muli o ka hoʻoheheʻe ʻana o ka wela nui o ka mea paʻa hua [68]. Hoʻopilikia ʻo ia i ka hoʻokumu ʻana o nā voids i loko o ka kristal ulu a me ka nucleation kūlohelohe i ka hopena, a laila, hiki ke loaʻa kahi morphology maʻemaʻe [86].
Ua hoʻolauna kēia pepa i ka hoʻomohala ʻana, nā noi, a me nā waiwai o nā polokalamu SiC, a me nā ʻano kumu nui ʻekolu no ka ulu ʻana i ka kristal SiC hoʻokahi. Ma nā ʻāpana aʻe, ua nānā ʻia nā ʻenehana ulu hoʻonā o kēia manawa a me nā ʻāpana kī pili. ʻO ka hope, ua manaʻo ʻia kahi manaʻo e kūkākūkā i nā pilikia a me nā hana e hiki mai ana e pili ana i ka ulu nui ʻana o nā kristal hoʻokahi SiC ma o ke ʻano hoʻonā.
Ka manawa hoʻouna: Jul-01-2024