Felfedezése óta a szilícium-karbid széles körben felkeltette a figyelmet. A szilícium-karbid fél Si atomból és fél C atomból áll, amelyeket kovalens kötések kötnek össze elektronpárokon keresztül, amelyek osztoznak az sp3 hibrid pályákon. Egykristályának alapszerkezeti egységében négy Si-atom szabályos tetraéderes szerkezetbe rendeződik, a C-atom pedig a szabályos tetraéder középpontjában található. Ezzel szemben a Si atom a tetraéder középpontjának is tekinthető, ezáltal SiC4 vagy CSi4 képződik. Tetraéder szerkezet. A SiC kovalens kötése erősen ionos, a szilícium-szén kötés energiája pedig nagyon magas, körülbelül 4,47 eV. Az alacsony halmozási hibaenergia miatt a szilícium-karbid kristályok könnyen képeznek különféle politípusokat a növekedési folyamat során. Több mint 200 politípus ismert, amelyek három nagy kategóriába sorolhatók: köbös, hatszögletű és trigonális.
Jelenleg a SiC-kristályok fő növesztési módszerei közé tartozik a fizikai gőzszállítási módszer (PVT-módszer), a magas hőmérsékletű kémiai gőzleválasztási módszer (HTCVD-módszer), a folyadékfázisú módszer stb. Ezek közül a PVT-módszer érettebb és alkalmasabb ipari felhasználásra tömeggyártás. )
Az úgynevezett PVT módszer azt jelenti, hogy a tégely tetejére SiC oltókristályokat, a tégely aljára pedig nyersanyagként SiC port helyeznek. Zárt, magas hőmérsékletű és alacsony nyomású környezetben a SiC por szublimál és felfelé mozog a hőmérsékleti gradiens és a koncentrációkülönbség hatására. Módszer, amellyel a magkristály közelébe szállítják, majd a túltelített állapot elérése után átkristályosítják. Ezzel a módszerrel a SiC kristályméret és a specifikus kristályformák szabályozható növekedése érhető el. )
Azonban a PVT módszer használata SiC kristályok termesztésére megköveteli, hogy a hosszú távú növekedési folyamat során mindig megfelelő növekedési feltételeket tartsunk fenn, különben rácszavarhoz vezet, ami befolyásolja a kristály minőségét. A SiC kristályok növekedése azonban zárt térben fejeződik be. Kevés hatékony megfigyelési módszer és sok változó létezik, ezért a folyamatszabályozás nehézkes.
A SiC kristályok PVT módszerrel történő termesztése során a lépcsős áramlási növekedési módot (Step Flow Growth) tekintik az egykristályforma stabil növekedésének fő mechanizmusának.
Az elpárologtatott Si- és C-atomok előnyösen a kristályfelszíni atomokhoz kötődnek a törésponton, ahol magképződnek és növekednek, így minden lépés párhuzamosan halad előre. Ha a kristályfelületen a lépésszélesség messze meghaladja az adatomok diffúziómentes útját, nagyszámú adatom agglomerálódhat, és a kialakult kétdimenziós szigetszerű növekedési mód tönkreteszi a lépcsős áramlási növekedési módot, ami 4H elvesztését eredményezi. kristályszerkezeti információ, ami több hibát eredményez. Ezért az eljárási paraméterek beállításával el kell érni a felületi lépcsőszerkezet szabályozását, ezáltal el kell számolni a polimorf hibák kialakulását, el kell érni az egykristályforma elérését, és végső soron jó minőségű kristályokat kell előállítani.
Mint a legkorábban kifejlesztett SiC kristálytenyésztési módszer, a fizikai gőztranszport módszer jelenleg a legáltalánosabb növekedési módszer a SiC kristályok termesztésére. Más módszerekkel összehasonlítva ez a módszer alacsonyabb növesztőberendezés-igényekkel, egyszerű növekedési folyamattal, erős irányíthatósággal, viszonylag alapos fejlesztési kutatásokkal rendelkezik, és már elérte az ipari alkalmazást. A HTCVD módszer előnye, hogy vezetőképes (n, p) és nagy tisztaságú félszigetelő ostyákat tud növeszteni, valamint szabályozni tudja az adalékolási koncentrációt úgy, hogy az ostyában a hordozókoncentráció 3×1013~5×1019 között állítható. /cm3. Hátránya a magas műszaki küszöb és az alacsony piaci részesedés. Ahogy a folyékony fázisú SiC kristálynövekedési technológia tovább fejlődik, nagy lehetőségeket fog mutatni a jövőben az egész SiC ipar előremozdításában, és valószínűleg új áttörési pontot jelent a SiC kristálynövekedésben.
Feladás időpontja: 2024.04.16