Síðan það fannst hefur kísilkarbíð vakið mikla athygli. Kísilkarbíð er samsett úr hálfum Si atómum og hálfum C atómum, sem eru tengd með samgildum tengjum í gegnum rafeindapör sem deila sp3 blendingssvigrúmum. Í grunnbyggingareiningu eins kristalls þess eru fjórum Si atómum raðað í reglulegri fjórþungabyggingu og C atómið er staðsett í miðju venjulega fjórþungans. Aftur á móti er einnig hægt að líta á Si atómið sem miðju fjórþunga og myndar þar með SiC4 eða CSi4. Tetrahedral uppbygging. Samgilda tengið í SiC er mjög jónískt og kísil-kolefnistengiorkan er mjög mikil, um 4,47eV. Vegna lítillar stöflunarorku mynda kísilkarbíðkristallar auðveldlega ýmsar fjölgerðir meðan á vaxtarferlinu stendur. Það eru meira en 200 þekktar fjölgerðir, sem hægt er að skipta í þrjá meginflokka: teningslaga, sexhyrndar og þríhyrndar.
Sem stendur eru helstu vaxtaraðferðir SiC kristalla meðal annars eðlisfræðileg gufuflutningsaðferð (PVT aðferð), háhitaefnafræðileg gufuútfelling (HTCVD aðferð), fljótandi fasaaðferð osfrv. Meðal þeirra er PVT aðferðin þroskaðri og hentugri fyrir iðnaðar fjöldaframleiðslu. .
Svokölluð PVT aðferð vísar til þess að setja SiC frækristalla efst á deiglunni og setja SiC duft sem hráefni neðst í deiglunni. Í lokuðu umhverfi með háum hita og lágum þrýstingi sublimast SiC duftið og færist upp á við undir áhrifum hitastigs og styrkmismunar. Aðferð til að flytja hann í nágrenni frækristallsins og endurkristalla hann síðan eftir að hafa náð yfirmettuðu ástandi. Þessi aðferð getur náð stjórnanlegum vexti SiC kristalstærðar og sérstakra kristalforma. .
Hins vegar, með því að nota PVT aðferðina til að rækta SiC kristalla, þarf alltaf að viðhalda viðeigandi vaxtarskilyrðum meðan á langtíma vaxtarferlinu stendur, annars mun það leiða til grindarröskunar og hafa þannig áhrif á gæði kristalsins. Hins vegar er vöxtur SiC kristalla lokið í lokuðu rými. Það eru fáar árangursríkar vöktunaraðferðir og margar breytur, svo ferlastjórnun er erfið.
Í því ferli að vaxa SiC kristalla með PVT aðferðinni er þrepaflæðisvöxtur (Step Flow Growth) talinn vera aðalbúnaðurinn fyrir stöðugan vöxt eins kristalsforms.
Uppgufuðu Si-atómin og C-atómin munu helst tengjast kristalyfirborðsatómum á beygjupunktinum, þar sem þau munu kjarna og vaxa, sem veldur því að hvert skref flæðir fram samhliða. Þegar þrepabreiddin á kristalyfirborðinu er langt umfram dreifingarlausa leið frumefna, getur mikill fjöldi frumefna safnast saman og tvívíddar eyjalíki vaxtarhamurinn sem myndast mun eyðileggja þrepaflæðisvaxtarhaminn, sem leiðir til taps á 4H upplýsingar um kristalbyggingu, sem leiðir til margra galla. Þess vegna verður aðlögun á ferlibreytum að ná stjórn á yfirborðsþrepa uppbyggingu, þannig að bæla myndun fjölbreytilegra galla, ná þeim tilgangi að fá eitt kristalform og að lokum undirbúa hágæða kristalla.
Sem elsta þróaða SiC kristalvaxtaraðferðin, er eðlisfræðilega gufuflutningsaðferðin sem stendur algengasta vaxtaraðferðin til að rækta SiC kristalla. Í samanburði við aðrar aðferðir hefur þessi aðferð lægri kröfur til vaxtarbúnaðar, einfalt vaxtarferli, sterka stjórnunarhæfni, tiltölulega ítarlegar þróunarrannsóknir og hefur þegar náð iðnaðarbeitingu. Kosturinn við HTCVD aðferðina er að hún getur ræktað leiðandi (n, p) og háhreina hálfeinangrandi diska og getur stjórnað lyfjaþéttni þannig að styrkleiki burðarefnisins í oblátunni sé stillanlegur á milli 3 × 1013 ~ 5 × 1019 /cm3. Ókostirnir eru hár tæknileg þröskuldur og lítil markaðshlutdeild. Þar sem fljótandi fasa SiC kristalvaxtartæknin heldur áfram að þroskast mun hún sýna mikla möguleika í að koma öllum SiC iðnaðinum áfram í framtíðinni og er líklegt til að vera nýr byltingarpunktur í SiC kristalvexti.
Birtingartími: 16. apríl 2024