Իր հայտնաբերումից ի վեր սիլիցիումի կարբիդը մեծ ուշադրություն է գրավել: Սիլիցիումի կարբիդը բաղկացած է կես Si ատոմներից և կես C ատոմներից, որոնք միացված են կովալենտային կապերով էլեկտրոնային զույգերի միջոցով, որոնք կիսում են sp3 հիբրիդային ուղեծրերը։ Նրա միաբյուրեղի հիմնական կառուցվածքային միավորում չորս Si ատոմները դասավորված են կանոնավոր քառանիստ կառուցվածքով, իսկ C ատոմը գտնվում է կանոնավոր քառաեդրոնի կենտրոնում։ Հակառակը, Si ատոմը կարող է նաև դիտարկվել որպես քառաեդրոնի կենտրոն՝ դրանով իսկ ձևավորելով SiC4 կամ CSi4։ Տետրաեդրային կառուցվածք. SiC-ում կովալենտային կապը խիստ իոնային է, իսկ սիլիցիում-ածխածին կապի էներգիան շատ բարձր է՝ մոտ 4,47eV: Ցածր կուտակման մեղքի էներգիայի պատճառով սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղները աճի գործընթացում հեշտությամբ ձևավորում են տարբեր պոլիտիպեր: Հայտնի է ավելի քան 200 բազմատեսակ, որոնք կարելի է բաժանել երեք հիմնական կատեգորիաների՝ խորանարդ, վեցանկյուն և եռանկյուն:
Ներկայումս SiC բյուրեղների աճի հիմնական մեթոդներն են՝ ֆիզիկական գոլորշիների տեղափոխման մեթոդը (PVT մեթոդ), բարձր ջերմաստիճանի քիմիական գոլորշիների նստեցումը (HTCVD մեթոդ), հեղուկ փուլային մեթոդը և այլն: Դրանց թվում PVT մեթոդն ավելի հասուն է և ավելի հարմար արդյունաբերական զանգվածային արտադրություն։ |
Այսպես կոչված PVT մեթոդը վերաբերում է խառնարանի վերին մասում SiC սերմերի բյուրեղների տեղադրմանը, իսկ կարասի ներքևի մասում որպես հումքի SiC փոշի տեղադրմանը: Բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ճնշման փակ միջավայրում SiC փոշին սուբլիմացվում է և շարժվում դեպի վեր՝ ջերմաստիճանի գրադիենտի և կոնցենտրացիայի տարբերության ազդեցության տակ: Այն սերմացուի բյուրեղի մերձակայքում տեղափոխելու և գերհագեցված վիճակի հասնելուց հետո վերաբյուրեղացնելու մեթոդ: Այս մեթոդը կարող է հասնել SiC բյուրեղների չափի և բյուրեղային հատուկ ձևերի վերահսկելի աճի: |
Այնուամենայնիվ, PVT մեթոդի օգտագործումը SiC բյուրեղների աճեցման համար պահանջում է միշտ պահպանել համապատասխան աճի պայմանները երկարաժամկետ աճի գործընթացում, հակառակ դեպքում դա կհանգեցնի ցանցի խանգարման՝ այդպիսով ազդելով բյուրեղի որակի վրա: Այնուամենայնիվ, SiC բյուրեղների աճը ավարտվում է փակ տարածքում: Կան մի քանի արդյունավետ մոնիտորինգի մեթոդներ և շատ փոփոխականներ, ուստի գործընթացի վերահսկումը դժվար է:
PVT մեթոդով SiC բյուրեղների աճեցման գործընթացում փուլային հոսքի աճի ռեժիմը (Step Flow Growth) համարվում է մեկ բյուրեղային ձևի կայուն աճի հիմնական մեխանիզմը:
Գոլորշացված Si-ի և C-ի ատոմները գերադասելիորեն կապվելու են բյուրեղյա մակերեսի ատոմների հետ ոլորման կետում, որտեղ նրանք միջուկներ կստեղծվեն և կմեծանան՝ պատճառ դառնալով, որ յուրաքանչյուր քայլը զուգահեռ հոսում է առաջ: Երբ բյուրեղային մակերևույթի վրա քայլի լայնությունը շատ է գերազանցում ադատոմների դիֆուզիոն ազատ ուղին, մեծ թվով ադաատոմներ կարող են կուտակվել, և ձևավորված երկչափ կղզու նման աճի ռեժիմը կկործանի աստիճանի հոսքի աճի ռեժիմը, ինչը կհանգեցնի 4H կորստի: բյուրեղային կառուցվածքի մասին տեղեկություններ, որոնք հանգեցնում են բազմաթիվ թերությունների: Հետևաբար, գործընթացի պարամետրերի ճշգրտումը պետք է հասնի մակերևույթի աստիճանի կառուցվածքի վերահսկմանը, դրանով իսկ ճնշելով պոլիմորֆային թերությունների առաջացումը, հասնելով մեկ բյուրեղային ձև ստանալու նպատակին և, ի վերջո, պատրաստելով բարձրորակ բյուրեղներ:
Որպես SiC բյուրեղների աճի ամենավաղ մշակված մեթոդը, ֆիզիկական գոլորշիների տեղափոխման մեթոդը ներկայումս հանդիսանում է SiC բյուրեղների աճեցման ամենահիմնական աճի մեթոդը: Համեմատած այլ մեթոդների հետ՝ այս մեթոդն ավելի ցածր պահանջներ ունի աճի սարքավորումների համար, աճի պարզ գործընթաց, ուժեղ կառավարելիություն, համեմատաբար մանրակրկիտ զարգացման հետազոտություն և արդեն հասել է արդյունաբերական կիրառման: HTCVD մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն կարող է աճեցնել հաղորդիչ (n, p) և բարձր մաքրության կիսամեկուսացնող վաֆլիներ և կարող է վերահսկել դոպինգի կոնցենտրացիան այնպես, որ կրիչի կոնցենտրացիան վաֆլի մեջ կարգավորելի լինի 3×1013-5×1019 միջակայքում: /սմ3. Թերությունները բարձր տեխնիկական շեմն են և շուկայի ցածր մասնաբաժինը: Քանի որ հեղուկ փուլային SiC բյուրեղների աճի տեխնոլոգիան շարունակում է հասունանալ, այն մեծ ներուժ կցուցաբերի ապագայում ամբողջ SiC արդյունաբերությունը առաջ մղելու համար և, հավանաբար, նոր բեկումնային կետ կլինի SiC բյուրեղների աճի մեջ:
Հրապարակման ժամանակը՝ ապրիլի 16-2024