Minangka ditampilake ing Fig. 3, ana telung Techniques dominan ngarahke kanggo nyedhiyani SiC siji kristal karo kualitas dhuwur lan efisiensi: epitaxy fase cair (LPE), transportasi uap fisik (PVT), lan deposisi uap kimia suhu dhuwur (HTCVD). PVT minangka proses sing mapan kanggo ngasilake kristal tunggal SiC, sing akeh digunakake ing manufaktur wafer utama.
Nanging, kabeh telung proses kasebut kanthi cepet berkembang lan inovatif. Sampeyan durung bisa nemtokake proses apa sing bakal diadopsi kanthi akeh ing mangsa ngarep. Utamane, kristal tunggal SiC sing berkualitas tinggi sing diprodhuksi dening wutah solusi kanthi tingkat sing cukup akeh wis dilaporake ing taun-taun pungkasan, wutah akeh SiC ing fase cair mbutuhake suhu sing luwih murah tinimbang proses sublimasi utawa deposisi, lan nuduhake keunggulan ing ngasilake P. -jinis substrat SiC (Tabel 3) [33, 34].
Gambar 3: Skema telung teknik pertumbuhan kristal tunggal SiC sing dominan: (a) epitaksi fase cair; (b) transportasi uap fisik; (c) deposisi uap kimia suhu dhuwur
Tabel 3: Perbandingan LPE, PVT lan HTCVD kanggo tuwuh kristal tunggal SiC [33, 34]
Wutah solusi minangka teknologi standar kanggo nyiapake semikonduktor senyawa [36]. Wiwit taun 1960-an, peneliti wis nyoba ngembangake kristal ing solusi [37]. Sawise teknologi wis dikembangaké, supersaturation saka lumahing wutah bisa uga kontrol, kang ndadekake cara solusi teknologi janjeni kanggo nggayuh ingot kristal siji kualitas dhuwur.
Kanggo pertumbuhan solusi kristal tunggal SiC, sumber Si asale saka leleh Si sing murni banget, lan wadhah grafit nduweni tujuan ganda: pemanas lan sumber solute C. Kristal tunggal SiC luwih cenderung tuwuh ing rasio stoikiometri sing becik nalika rasio C lan Si cedhak karo 1, nuduhake kapadhetan cacat sing luwih murah [28]. Nanging, ing tekanan atmosfer, SiC ora nuduhake titik leleh lan decomposes langsung liwat suhu penguapan ngluwihi watara 2.000 °C. SiC nyawiji, miturut pangarepan teoritis, mung bisa kawangun ing abot katon saka Si-C diagram fase biner (Fig. 4) sing dening gradien suhu lan sistem solusi. Sing luwih dhuwur ing C ing leleh Si beda-beda saka 1at.% kanggo 13at.%. Supersaturasi C sing nyopir, luwih cepet tingkat pertumbuhan, dene gaya C sing kurang saka pertumbuhan yaiku supersaturasi C sing didominasi tekanan 109 Pa lan suhu ing ndhuwur 3.200 °C. Bisa supersaturation ngasilake lumahing Gamelan [22, 36-38].suhu antarane 1.400 lan 2.800 °C, kelarutan saka C ing leleh Si beda-beda gumantung saka 1at.% kanggo 13at.%. Daya pendorong pertumbuhan kasebut yaiku supersaturasi C sing didominasi dening gradien suhu lan sistem solusi. Sing luwih dhuwur supersaturation C, sing luwih cepet tingkat wutah, nalika C supersaturation kurang ngasilake lumahing Gamelan [22, 36-38].
Gambar 4: diagram fase biner Si-C [40]
unsur logam transisi doping utawa unsur langka-bumi ora mung èfèktif ngedhunaké suhu wutah nanging misale jek dadi siji-sijine cara kanggo drastis nambah kelarutan karbon ing Si nyawiji. Penambahan logam golongan transisi, kayata Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], etc. utawa logam langka bumi, kayata Ce [81], Y [82], Sc, etc. kanggo leleh Si ngidini kelarutan karbon ngluwihi 50at.% ing negara sing cedhak karo keseimbangan termodinamika. Kajaba iku, teknik LPE luwih apik kanggo doping P-tipe SiC, sing bisa digayuh kanthi nggabungake Al menyang
solvent [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Nanging, penggabungan Al ndadékaké kanggo nambah resistivity saka P-jinis SiC kristal tunggal [49, 56]. Kajaba saka wutah jinis N ing doping nitrogen,
wutah solusi umume nerusake ing atmosfer gas inert. Senajan helium (He) luwih larang tinimbang argon, nanging disenengi dening akeh sarjana amarga viskositas sing luwih murah lan konduktivitas termal sing luwih dhuwur (8 kaping argon) [85]. Tingkat migrasi lan isi Cr ing 4H-SiC padha ing atmosfer He lan Ar, dibuktekake yen wutah ing Heresults ing tingkat wutah sing luwih dhuwur tinimbang wutah ing Ar amarga boros panas sing luwih gedhe saka wadhah wiji [68]. Dheweke ngalangi pembentukan rongga ing kristal sing tuwuh lan nukleasi spontan ing solusi kasebut, banjur, morfologi permukaan sing mulus bisa dipikolehi [86].
Makalah iki ngenalake pangembangan, aplikasi, lan sifat piranti SiC, lan telung cara utama kanggo ngembangake kristal tunggal SiC. Ing bagean ing ngisor iki, teknik pertumbuhan solusi saiki lan paramèter kunci sing cocog dideleng. Pungkasan, prospek diusulake sing mbahas tantangan lan karya ing mangsa ngarep babagan pertumbuhan akeh kristal tunggal SiC liwat metode solusi.
Wektu kirim: Jul-01-2024