ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3, ມີສາມເຕັກນິກທີ່ເດັ່ນຊັດທີ່ມີຈຸດປະສົງເພື່ອໃຫ້ SiC ຜລຶກດຽວມີຄຸນນະພາບແລະປະສິດທິພາບສູງ: ໄລຍະຂອງແຫຼວ epitaxy (LPE), ການຂົນສົ່ງ vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ (PVT), ແລະການປ່ອຍອາຍພິດສານເຄມີທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ (HTCVD). PVT ແມ່ນຂະບວນການທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂື້ນດີສໍາລັບການຜະລິດ SiC ດຽວໄປເຊຍກັນ, ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຜູ້ຜະລິດ wafer ທີ່ສໍາຄັນ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ທັງສາມຂະບວນການແມ່ນພັດທະນາຢ່າງໄວວາແລະປະດິດສ້າງ. ຍັງບໍ່ທັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະຢືນຢັນວ່າຂະບວນການໃດຈະໄດ້ຮັບການຮັບຮອງເອົາຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອະນາຄົດ. ໂດຍສະເພາະ, SiC single crystal ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງທີ່ຜະລິດໂດຍການຂະຫຍາຍຕົວຂອງການແກ້ໄຂໃນອັດຕາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໄດ້ຖືກລາຍງານມາໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ SiC ໃນໄລຍະຂອງແຫຼວຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າຂະບວນການ sublimation ຫຼື deposition, ແລະມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມເປັນເລີດໃນການຜະລິດ P. -type SiC substrates (ຕາຕະລາງ 3) [33, 34].
Fig. 3: Schematic of three dominant SiC single crystal growth techniques: (a) liquid phase epitaxy; (b) ການຂົນສົ່ງ vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ; (c) ການປ່ອຍອາຍພິດເຄມີທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ
ຕາຕະລາງ 3: ການປຽບທຽບ LPE, PVT ແລະ HTCVD ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ [33, 34]
ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງການແກ້ໄຂແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີມາດຕະຖານສໍາລັບການກະກຽມສານປະສົມ semiconductors [36]. ນັບຕັ້ງແຕ່ຊຸມປີ 1960, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພະຍາຍາມພັດທະນາໄປເຊຍກັນໃນການແກ້ໄຂ [37]. ເມື່ອເທກໂນໂລຍີຖືກພັດທະນາ, ຄວາມອີ່ມຕົວຂອງຫນ້າດິນຈະເລີນເຕີບໂຕສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ດີ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ວິທີການແກ້ໄຂເປັນເທກໂນໂລຍີທີ່ໂດດເດັ່ນສໍາລັບການໄດ້ຮັບ ingots ໄປເຊຍກັນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.
ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງການແກ້ໄຂຂອງ SiC ໄປເຊຍກັນດຽວ, ແຫຼ່ງ Si ແມ່ນມາຈາກ Si melt ບໍລິສຸດສູງໃນຂະນະທີ່ graphite crucible ຮັບໃຊ້ຈຸດປະສົງສອງຢ່າງ: ເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນແລະ C solute source. SiC ໄປເຊຍກັນດຽວມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເຕີບໂຕພາຍໃຕ້ອັດຕາສ່ວນ stoichiometric ທີ່ເຫມາະສົມເມື່ອອັດຕາສ່ວນຂອງ C ແລະ Si ຢູ່ໃກ້ກັບ 1, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງຕ່ໍາ [28]. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຢູ່ທີ່ຄວາມກົດດັນຂອງບັນຍາກາດ, SiC ສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດລະລາຍແລະ decomposes ໂດຍກົງໂດຍຜ່ານອຸນຫະພູມ vaporization ເກີນປະມານ 2,000 °C. SiC melts, ອີງຕາມຄວາມຄາດຫວັງທາງທິດສະດີ, ພຽງແຕ່ສາມາດໄດ້ຮັບການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນພາຍໃຕ້ການຮ້າຍແຮງຈະເຫັນໄດ້ຈາກ Si-C ຄູ່ແຜນວາດໄລຍະ (ຮູບ 4) ທີ່ໂດຍ gradient ອຸນຫະພູມແລະລະບົບການແກ້ໄຂ. ສູງກວ່າ C ໃນ Si melt ແຕກຕ່າງກັນຈາກ 1at.% ຫາ 13at.%. C supersaturation ຂັບລົດ, ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວໄວຂຶ້ນ, ໃນຂະນະທີ່ກໍາລັງ C ຕ່ໍາຂອງການຂະຫຍາຍຕົວແມ່ນ supersaturation C ທີ່ຖືກຄອບງໍາຄວາມກົດດັນຂອງ 109 Pa ແລະອຸນຫະພູມສູງກວ່າ 3,200 ° C. ມັນສາມາດ supersaturation ຜະລິດຕະພັນກ້ຽງ [22, 36-38]. ອຸນຫະພູມລະຫວ່າງ 1,400 ແລະ 2,800 ° C, ການລະລາຍຂອງ C ໃນ Si melt ແມ່ນແຕກຕ່າງກັນຈາກ 1at.% ກັບ 13at.%. ແຮງຂັບເຄື່ອນຂອງການຂະຫຍາຍຕົວແມ່ນ C supersaturation ທີ່ຖືກຄອບງໍາໂດຍ gradient ອຸນຫະພູມແລະລະບົບການແກ້ໄຂ. ການ supersaturation C ສູງຂຶ້ນ, ອັດຕາການເຕີບໂຕໄວຂຶ້ນ, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມອີ່ມຕົວຂອງ C ຕ່ໍາເຮັດໃຫ້ຫນ້າລຽບ [22, 36-38].
ຮູບທີ 4: ແຜນວາດໄລຍະສອງ Si-C [40]
Doping ອົງປະກອບຂອງໂລຫະ transition ຫຼືອົງປະກອບທີ່ຫາຍາກບໍ່ພຽງແຕ່ເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວຫຼຸດລົງແຕ່ເບິ່ງຄືວ່າເປັນວິທີດຽວທີ່ຈະປັບປຸງການລະລາຍຄາບອນໃນ Si melt ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການເພີ່ມເຕີມຂອງໂລຫະກຸ່ມການປ່ຽນແປງ, ເຊັ່ນ: Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-. 80], ແລະອື່ນໆຫຼືແຮ່ທາດທີ່ຫາຍາກ, ເຊັ່ນ: Ce [81], Y [82], Sc, ແລະອື່ນໆເພື່ອ Si melt ອະນຸຍາດໃຫ້ກາກບອນໄດ້. ການລະລາຍໃຫ້ເກີນ 50at.% ຢູ່ໃນສະພາບທີ່ໃກ້ຄຽງກັບຄວາມສົມດຸນຂອງອຸນຫະພູມ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ເຕັກນິກ LPE ແມ່ນເອື້ອອໍານວຍສໍາລັບການ doping P-type ຂອງ SiC, ເຊິ່ງສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍການປະສົມ Al ເຂົ້າໄປໃນ.
solvent [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການລວມຕົວຂອງ Al ນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານຂອງ P-type SiC ໄປເຊຍກັນດຽວ [49, 56].ນອກຈາກການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ N-type ພາຍໃຕ້ຝຸ່ນໄນໂຕຣເຈນ,
ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງການແກ້ໄຂໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວດໍາເນີນຢູ່ໃນບັນຍາກາດອາຍແກັສ inert. ເຖິງແມ່ນວ່າ helium (He) ແມ່ນມີລາຄາແພງກວ່າ argon, ແຕ່ມັນໄດ້ຮັບຄວາມນິຍົມຈາກນັກວິຊາການຈໍານວນຫຼາຍເນື່ອງຈາກຄວາມຫນືດຕ່ໍາຂອງມັນແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນທີ່ສູງຂຶ້ນ (8 ເທົ່າຂອງ argon) [85]. ອັດຕາການເຄື່ອນຍ້າຍແລະເນື້ອໃນ Cr ໃນ 4H-SiC ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນພາຍໃຕ້ບັນຍາກາດ He ແລະ Ar, ມັນໄດ້ຖືກພິສູດວ່າການເຕີບໂຕພາຍໃຕ້ Heresults ໃນອັດຕາການເຕີບໂຕທີ່ສູງກວ່າການເຕີບໂຕຂອງ underAr ເນື່ອງຈາກການກະຈາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າຂອງຜູ້ຖືເມັດ [68]. ພຣະອົງໄດ້ຂັດຂວາງການສ້າງ voids ພາຍໃນໄປເຊຍກັນທີ່ເຕີບໃຫຍ່ແລະ nucleation spontaneous ໃນການແກ້ໄຂ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, morphology ດ້ານກ້ຽງສາມາດໄດ້ຮັບ [86].
ເອກະສານນີ້ໄດ້ນໍາສະເຫນີການພັດທະນາ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ, ແລະຄຸນສົມບັດຂອງອຸປະກອນ SiC, ແລະສາມວິທີການຕົ້ນຕໍສໍາລັບການເຕີບໃຫຍ່ຂອງ SiC ກ້ອນດຽວ. ໃນພາກຕໍ່ໄປນີ້, ເຕັກນິກການຂະຫຍາຍຕົວຂອງການແກ້ໄຂໃນປະຈຸບັນແລະຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນທີ່ສອດຄ້ອງກັນໄດ້ຖືກທົບທວນຄືນ. ສຸດທ້າຍ, ການຄາດຄະເນໄດ້ຖືກສະເຫນີທີ່ປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບສິ່ງທ້າທາຍແລະວຽກງານໃນອະນາຄົດກ່ຽວກັບການເຕີບໂຕຂອງກ້ອນດຽວ SiC ຜ່ານວິທີການແກ້ໄຂ.
ເວລາປະກາດ: ກໍລະກົດ-01-2024