Nuo atradimo silicio karbidas sulaukė didelio dėmesio. Silicio karbidas sudarytas iš pusės Si atomų ir pusės C atomų, kurie yra sujungti kovalentiniais ryšiais per elektronų poras, dalijančias sp3 hibridines orbitales. Pagrindiniame jo vieno kristalo struktūriniame vienete keturi Si atomai yra išdėstyti taisyklingoje tetraedrinėje struktūroje, o C atomas yra taisyklingo tetraedro centre. Ir atvirkščiai, Si atomas taip pat gali būti laikomas tetraedro centru, tokiu būdu formuojant SiC4 arba CSi4. Tetraedrinė struktūra. Kovalentinis ryšys SiC yra labai joninis, o silicio ir anglies jungties energija yra labai didelė, apie 4,47 eV. Dėl mažos kaupimosi gedimo energijos silicio karbido kristalai augimo proceso metu lengvai suformuoja įvairius politipus. Yra žinoma daugiau nei 200 politipų, kuriuos galima suskirstyti į tris pagrindines kategorijas: kubinius, šešiakampius ir trikampius.
Šiuo metu pagrindiniai SiC kristalų auginimo metodai yra fizinio garų transportavimo metodas (PVT metodas), aukštos temperatūros cheminis nusodinimas iš garų (HTCVD metodas), skystosios fazės metodas ir kt. Tarp jų PVT metodas yra labiau subrendęs ir labiau tinkamas pramonei. masinės gamybos. ,
Vadinamasis PVT metodas reiškia SiC sėklų kristalų įdėjimą ant tiglio viršaus ir SiC miltelių kaip žaliavos įdėjimą į tiglio dugną. Uždaroje aukštos temperatūros ir žemo slėgio aplinkoje SiC milteliai sublimuojasi ir juda aukštyn, veikiami temperatūros gradiento ir koncentracijos skirtumo. Metodas, kai jis perkeliamas į sėklinio kristalo apylinkes, o po to perkristalizuojamas pasiekus persotintą būseną. Šiuo metodu galima pasiekti kontroliuojamą SiC kristalų dydžio ir specifinių kristalų formų augimą. ,
Tačiau naudojant PVT metodą SiC kristalams auginti, ilgalaikio augimo procese visada reikia palaikyti tinkamas augimo sąlygas, kitaip tai sukels grotelių sutrikimą, taip paveikdamas kristalo kokybę. Tačiau SiC kristalų augimas baigiamas uždaroje erdvėje. Yra keletas veiksmingų stebėjimo metodų ir daug kintamųjų, todėl procesą valdyti sunku.
Auginant SiC kristalus PVT metodu, pagrindiniu stabilaus monokristalinės formos augimo mechanizmu laikomas žingsninio srauto augimo režimas (Step Flow Growth).
Išgaruoti Si atomai ir C atomai pirmiausia jungsis su kristalo paviršiaus atomais susisukimo taške, kur susidarys branduoliai ir augs, todėl kiekvienas žingsnis tekės lygiagrečiai. Kai žingsnio plotis ant kristalo paviršiaus gerokai viršija laisvą adatomų kelią, daug adatomų gali susikaupti, o susidaręs dvimatis į salą panašus augimo režimas sunaikins žingsninio srauto augimo režimą, todėl praras 4H. kristalų struktūros informacija, dėl kurios atsiranda daug defektų. Todėl proceso parametrų reguliavimas turi pasiekti paviršiaus pakopų struktūros kontrolę, taip slopinant polimorfinių defektų susidarymą, siekiant gauti vieno kristalo formą ir galiausiai paruošti aukštos kokybės kristalus.
Kaip anksčiausiai sukurtas SiC kristalų auginimo metodas, fizinis garų transportavimo metodas šiuo metu yra labiausiai paplitęs augimo būdas SiC kristalams auginti. Palyginti su kitais metodais, šis metodas turi mažesnius reikalavimus auginimo įrangai, paprastas auginimo procesas, geras valdymas, gana kruopštus plėtros tyrimas ir jau pritaikytas pramonėje. HTCVD metodo pranašumas yra tas, kad jis gali auginti laidžias (n, p) ir didelio grynumo pusiau izoliuojančias plokšteles, taip pat gali kontroliuoti dopingo koncentraciją, kad nešiklio koncentracija plokštelėje būtų reguliuojama tarp 3 × 1013 ~ 5 × 1019. /cm3. Trūkumai yra aukšta techninė riba ir maža rinkos dalis. Kadangi skystosios fazės SiC kristalų augimo technologija ir toliau bręsta, ji parodys didelį potencialą plėtoti visą SiC pramonę ateityje ir greičiausiai bus naujas SiC kristalų augimo proveržis.
Paskelbimo laikas: 2024-04-16