Kopš tā atklāšanas silīcija karbīds ir piesaistījis plašu uzmanību. Silīcija karbīds sastāv no pusi Si atomu un pusi C atomu, kas ir savienoti ar kovalentām saitēm caur elektronu pāriem, kuriem ir kopīgas sp3 hibrīda orbitāles. Tā monokristāla pamatstruktūrvienībā četri Si atomi ir sakārtoti regulārā tetraedriskā struktūrā, un C atoms atrodas regulārā tetraedra centrā. Un otrādi, Si atomu var uzskatīt arī par tetraedra centru, tādējādi veidojot SiC4 vai CSi4. Tetraedriskā struktūra. Kovalentā saite SiC ir ļoti jonu, un silīcija-oglekļa saites enerģija ir ļoti augsta, aptuveni 4,47 eV. Zemās sakraušanas defektu enerģijas dēļ silīcija karbīda kristāli augšanas procesā viegli veido dažādus politipus. Ir zināmi vairāk nekā 200 politipi, kurus var iedalīt trīs galvenajās kategorijās: kubiskais, sešstūrains un trigonāls.
Pašlaik galvenās SiC kristālu audzēšanas metodes ir fizikālā tvaiku transportēšanas metode (PVT metode), augstas temperatūras ķīmiskā tvaiku pārklāšana (HTCVD metode), šķidrās fāzes metode utt. Starp tām PVT metode ir nobriedušāka un piemērotāka rūpnieciskām vajadzībām. masveida ražošana. )
Tā sauktā PVT metode attiecas uz SiC sēklu kristālu novietošanu tīģeļa augšpusē un SiC pulvera ievietošanu kā izejmateriālu tīģeļa apakšā. Slēgtā vidē ar augstu temperatūru un zemu spiedienu SiC pulveris sublimējas un virzās uz augšu temperatūras gradienta un koncentrācijas starpības ietekmē. Metode, kā to transportēt uz sēklu kristāla tuvumā un pēc tam pārkristalizēt pēc pārsātinājuma stāvokļa sasniegšanas. Ar šo metodi var panākt kontrolējamu SiC kristāla izmēra un specifisku kristālu formu pieaugumu. )
Tomēr, izmantojot PVT metodi SiC kristālu audzēšanai, ilgstoša augšanas procesa laikā vienmēr ir jāuztur atbilstoši augšanas apstākļi, pretējā gadījumā tas novedīs pie režģa traucējumiem, tādējādi ietekmējot kristāla kvalitāti. Tomēr SiC kristālu augšana tiek pabeigta slēgtā telpā. Ir maz efektīvu uzraudzības metožu un daudz mainīgo, tāpēc procesu kontrole ir sarežģīta.
SiC kristālu audzēšanas procesā ar PVT metodi pakāpju plūsmas augšanas režīms (Step Flow Growth) tiek uzskatīts par galveno mehānismu monokristāla formas stabilai augšanai.
Iztvaicētie Si atomi un C atomi galvenokārt saistīsies ar kristāla virsmas atomiem savēršanās punktā, kur tie veidosies kodolā un augs, liekot katram solim plūst uz priekšu paralēli. Ja pakāpiena platums uz kristāla virsmas ievērojami pārsniedz adatomu difūzijas brīvo ceļu, liels skaits adatomu var aglomerēties, un izveidotais divdimensiju salai līdzīgais augšanas režīms iznīcinās soļu plūsmas augšanas režīmu, kā rezultātā tiks zaudēts 4H. kristāla struktūras informācija, kā rezultātā rodas vairāki defekti. Tāpēc procesa parametru pielāgošanai jāpanāk virsmas pakāpes struktūras kontrole, tādējādi nomācot polimorfo defektu veidošanos, sasniedzot mērķi iegūt monokristāla formu un galu galā sagatavojot augstas kvalitātes kristālus.
Fiziskā tvaiku transportēšanas metode kā agrākā izstrādātā SiC kristālu audzēšanas metode pašlaik ir visizplatītākā SiC kristālu audzēšanas metode. Salīdzinot ar citām metodēm, šai metodei ir zemākas prasības augšanas iekārtām, vienkāršs augšanas process, spēcīga vadāmība, salīdzinoši rūpīga izstrādes izpēte, un tā jau ir sasniegusi rūpniecisku pielietojumu. HTCVD metodes priekšrocība ir tāda, ka tā var audzēt vadošas (n, p) un augstas tīrības pusizolācijas vafeles, kā arī var kontrolēt dopinga koncentrāciju tā, lai nesēja koncentrācija plāksnē būtu regulējama starp 3 × 1013 ~ 5 × 1019. /cm3. Trūkumi ir augstais tehniskais slieksnis un zemā tirgus daļa. Tā kā šķidrās fāzes SiC kristālu augšanas tehnoloģija turpina attīstīties, tā parādīs lielu potenciālu visas SiC nozares attīstībā nākotnē un, visticamāk, būs jauns izrāviena punkts SiC kristālu izaugsmē.
Publicēšanas laiks: 16.04.2024