अपनी खोज के बाद से, सिलिकॉन कार्बाइड ने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। सिलिकॉन कार्बाइड आधे Si परमाणुओं और आधे C परमाणुओं से बना है, जो sp3 हाइब्रिड ऑर्बिटल्स को साझा करने वाले इलेक्ट्रॉन जोड़े के माध्यम से सहसंयोजक बंधों से जुड़े होते हैं। इसके एकल क्रिस्टल की मूल संरचनात्मक इकाई में, चार Si परमाणु एक नियमित टेट्राहेड्रल संरचना में व्यवस्थित होते हैं, और C परमाणु नियमित टेट्राहेड्रल के केंद्र में स्थित होता है। इसके विपरीत, Si परमाणु को टेट्राहेड्रोन का केंद्र भी माना जा सकता है, जिससे SiC4 या CSi4 बनता है। चतुष्फलकीय संरचना. SiC में सहसंयोजक बंधन अत्यधिक आयनिक है, और सिलिकॉन-कार्बन बंधन ऊर्जा बहुत अधिक है, लगभग 4.47eV। कम स्टैकिंग दोष ऊर्जा के कारण, सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल विकास प्रक्रिया के दौरान आसानी से विभिन्न पॉलीटाइप बनाते हैं। 200 से अधिक ज्ञात बहुप्रकार हैं, जिन्हें तीन प्रमुख श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: घन, षट्कोणीय और त्रिकोणीय।
वर्तमान में, SiC क्रिस्टल की मुख्य वृद्धि विधियों में भौतिक वाष्प परिवहन विधि (PVT विधि), उच्च तापमान रासायनिक वाष्प जमाव (HTCVD विधि), तरल चरण विधि आदि शामिल हैं। उनमें से, PVT विधि अधिक परिपक्व है और औद्योगिक के लिए अधिक उपयुक्त है। बड़े पैमाने पर उत्पादन।
तथाकथित पीवीटी विधि क्रूसिबल के शीर्ष पर SiC बीज क्रिस्टल रखने और क्रूसिबल के नीचे कच्चे माल के रूप में SiC पाउडर रखने को संदर्भित करती है। उच्च तापमान और कम दबाव के एक बंद वातावरण में, SiC पाउडर तापमान ढाल और एकाग्रता अंतर की कार्रवाई के तहत उर्ध्वपातन करता है और ऊपर की ओर बढ़ता है। इसे बीज क्रिस्टल के आसपास ले जाने और फिर सुपरसैचुरेटेड अवस्था में पहुंचने के बाद इसे पुन: क्रिस्टलीकृत करने की एक विधि। यह विधि SiC क्रिस्टल आकार और विशिष्ट क्रिस्टल रूपों की नियंत्रणीय वृद्धि प्राप्त कर सकती है।
हालाँकि, SiC क्रिस्टल को विकसित करने के लिए PVT विधि का उपयोग करने के लिए दीर्घकालिक विकास प्रक्रिया के दौरान हमेशा उचित विकास की स्थिति बनाए रखने की आवश्यकता होती है, अन्यथा यह जाली विकार को जन्म देगा, जिससे क्रिस्टल की गुणवत्ता प्रभावित होगी। हालाँकि, SiC क्रिस्टल का विकास एक बंद स्थान में पूरा होता है। कुछ प्रभावी निगरानी विधियाँ और कई चर हैं, इसलिए प्रक्रिया नियंत्रण कठिन है।
पीवीटी विधि द्वारा SiC क्रिस्टल को बढ़ाने की प्रक्रिया में, चरण प्रवाह वृद्धि मोड (स्टेप फ्लो ग्रोथ) को एकल क्रिस्टल रूप के स्थिर विकास के लिए मुख्य तंत्र माना जाता है।
वाष्पीकृत सी परमाणु और सी परमाणु अधिमानतः किंक बिंदु पर क्रिस्टल सतह परमाणुओं के साथ बंधेंगे, जहां वे न्यूक्लियेट होंगे और बढ़ेंगे, जिससे प्रत्येक चरण समानांतर में आगे बढ़ेगा। जब क्रिस्टल सतह पर चरण की चौड़ाई एडैटोम्स के प्रसार मुक्त पथ से कहीं अधिक हो जाती है, तो बड़ी संख्या में एडैटोम्स एकत्र हो सकते हैं, और गठित दो-आयामी द्वीप-जैसे विकास मोड चरण प्रवाह विकास मोड को नष्ट कर देगा, जिसके परिणामस्वरूप 4H का नुकसान होगा क्रिस्टल संरचना की जानकारी, जिसके परिणामस्वरूप कई दोष होते हैं। इसलिए, प्रक्रिया मापदंडों के समायोजन से सतह चरण संरचना का नियंत्रण प्राप्त होना चाहिए, जिससे बहुरूपी दोषों की उत्पत्ति को दबाया जा सके, एकल क्रिस्टल रूप प्राप्त करने के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सके और अंततः उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल तैयार किए जा सकें।
सबसे पहले विकसित SiC क्रिस्टल विकास विधि के रूप में, भौतिक वाष्प परिवहन विधि वर्तमान में SiC क्रिस्टल को बढ़ाने के लिए सबसे मुख्यधारा विकास विधि है। अन्य तरीकों की तुलना में, इस विधि में विकास उपकरणों की कम आवश्यकताएं, एक सरल विकास प्रक्रिया, मजबूत नियंत्रणीयता, अपेक्षाकृत गहन विकास अनुसंधान है, और पहले से ही औद्योगिक अनुप्रयोग प्राप्त कर लिया है। एचटीसीवीडी विधि का लाभ यह है कि यह प्रवाहकीय (एन, पी) और उच्च शुद्धता अर्ध-इन्सुलेटिंग वेफर्स विकसित कर सकता है, और डोपिंग एकाग्रता को नियंत्रित कर सकता है ताकि वेफर में वाहक एकाग्रता 3×1013~5×1019 के बीच समायोज्य हो /सेमी3. नुकसान उच्च तकनीकी सीमा और कम बाजार हिस्सेदारी हैं। जैसे-जैसे तरल-चरण SiC क्रिस्टल विकास तकनीक परिपक्व होती जा रही है, यह भविष्य में संपूर्ण SiC उद्योग को आगे बढ़ाने में काफी संभावनाएं दिखाएगी और SiC क्रिस्टल विकास में एक नया सफलता बिंदु बनने की संभावना है।
पोस्ट समय: अप्रैल-16-2024