SiC സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ വളർച്ച

കണ്ടുപിടിച്ചതുമുതൽ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വ്യാപകമായ ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പകുതി Si ആറ്റങ്ങളും പകുതി C ആറ്റങ്ങളും ചേർന്നതാണ്, അവ sp3 ഹൈബ്രിഡ് ഓർബിറ്റലുകൾ പങ്കിടുന്ന ഇലക്ട്രോൺ ജോഡികളിലൂടെ കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടുകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. അതിൻ്റെ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ അടിസ്ഥാന ഘടനാപരമായ യൂണിറ്റിൽ, നാല് Si ആറ്റങ്ങൾ ഒരു സാധാരണ ടെട്രാഹെഡ്രൽ ഘടനയിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ C ആറ്റം സാധാരണ ടെട്രാഹെഡ്രോണിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്താണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. നേരെമറിച്ച്, Si ആറ്റത്തെ ടെട്രാഹെഡ്രോണിൻ്റെ കേന്ദ്രമായും കണക്കാക്കാം, അതുവഴി SiC4 അല്ലെങ്കിൽ CSi4 രൂപപ്പെടുന്നു. ടെട്രാഹെഡ്രൽ ഘടന. SiC-ലെ കോവാലൻ്റ് ബോണ്ട് ഉയർന്ന അയോണിക് ആണ്, കൂടാതെ സിലിക്കൺ-കാർബൺ ബോണ്ട് ഊർജ്ജം വളരെ ഉയർന്നതാണ്, ഏകദേശം 4.47eV. കുറഞ്ഞ സ്റ്റാക്കിംഗ് ഫോൾട്ട് എനർജി കാരണം, വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പരലുകൾ എളുപ്പത്തിൽ വിവിധ പോളിടൈപ്പുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. അറിയപ്പെടുന്ന 200-ലധികം പോളിടൈപ്പുകൾ ഉണ്ട്, അവയെ മൂന്ന് പ്രധാന വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: ക്യൂബിക്, ഷഡ്ഭുജം, ത്രികോണം.

നിലവിൽ, SiC പരലുകളുടെ പ്രധാന വളർച്ചാ രീതികളിൽ ഫിസിക്കൽ നീരാവി ഗതാഗത രീതി (PVT രീതി), ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം (HTCVD രീതി), ലിക്വിഡ് ഫേസ് രീതി മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ബഹുജന ഉത്പാദനം. ,

പിവിടി രീതി എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നത്, ക്രൂസിബിളിൻ്റെ മുകളിൽ SiC വിത്ത് പരലുകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതും ക്രൂസിബിളിൻ്റെ അടിയിൽ അസംസ്കൃത വസ്തുവായി SiC പൊടി സ്ഥാപിക്കുന്നതും ആണ്. ഉയർന്ന താപനിലയും താഴ്ന്ന മർദ്ദവും ഉള്ള ഒരു അടഞ്ഞ പരിതസ്ഥിതിയിൽ, താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റിൻ്റെയും കോൺസൺട്രേഷൻ വ്യത്യാസത്തിൻ്റെയും പ്രവർത്തനത്തിൽ SiC പൊടി സപ്ലിമേറ്റ് ചെയ്യുകയും മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. സീഡ് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ സമീപത്തേക്ക് കൊണ്ടുപോകുകയും ഒരു സൂപ്പർസാച്ചുറേറ്റഡ് അവസ്ഥയിലെത്തിയ ശേഷം അതിനെ വീണ്ടും ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു രീതി. ഈ രീതിക്ക് SiC ക്രിസ്റ്റൽ വലുപ്പത്തിൻ്റെയും നിർദ്ദിഷ്ട ക്രിസ്റ്റൽ രൂപങ്ങളുടെയും നിയന്ത്രിത വളർച്ച കൈവരിക്കാൻ കഴിയും. ,
എന്നിരുന്നാലും, SiC പരലുകൾ വളർത്താൻ PVT രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നത് ദീർഘകാല വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ എല്ലായ്പ്പോഴും ഉചിതമായ വളർച്ചാ സാഹചര്യങ്ങൾ നിലനിർത്തേണ്ടതുണ്ട്, അല്ലാത്തപക്ഷം അത് ലാറ്റിസ് ഡിസോർഡറിലേക്ക് നയിക്കും, അങ്ങനെ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ഗുണനിലവാരത്തെ ബാധിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, SiC പരലുകളുടെ വളർച്ച ഒരു അടഞ്ഞ സ്ഥലത്ത് പൂർത്തിയാകും. കുറച്ച് ഫലപ്രദമായ നിരീക്ഷണ രീതികളും നിരവധി വേരിയബിളുകളും ഉണ്ട്, അതിനാൽ പ്രോസസ്സ് നിയന്ത്രണം ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

പിവിടി രീതി ഉപയോഗിച്ച് SiC പരലുകൾ വളർത്തുന്ന പ്രക്രിയയിൽ, സ്റ്റെപ്പ് ഫ്ലോ ഗ്രോത്ത് മോഡ് (സ്റ്റെപ്പ് ഫ്ലോ ഗ്രോത്ത്) ഒരൊറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ രൂപത്തിൻ്റെ സ്ഥിരമായ വളർച്ചയ്ക്കുള്ള പ്രധാന സംവിധാനമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.
ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെട്ട Si ആറ്റങ്ങളും C ആറ്റങ്ങളും കിങ്ക് പോയിൻ്റിലെ ക്രിസ്റ്റൽ ഉപരിതല ആറ്റങ്ങളുമായി മുൻഗണനാക്രമം ബന്ധിപ്പിക്കും, അവിടെ അവ ന്യൂക്ലിയേറ്റ് ചെയ്യുകയും വളരുകയും ചെയ്യും, ഇത് ഓരോ ചുവടും സമാന്തരമായി മുന്നോട്ട് ഒഴുകും. ക്രിസ്റ്റൽ പ്രതലത്തിലെ സ്റ്റെപ്പ് വീതി അഡാറ്റോമുകളുടെ ഡിഫ്യൂഷൻ ഫ്രീ പാതയെക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാകുമ്പോൾ, ധാരാളം അഡാറ്റമുകൾ കൂടിച്ചേർന്നേക്കാം, കൂടാതെ രൂപപ്പെടുന്ന ദ്വിമാന ദ്വീപ് പോലുള്ള വളർച്ചാ മോഡ് സ്റ്റെപ്പ് ഫ്ലോ ഗ്രോത്ത് മോഡിനെ നശിപ്പിക്കുകയും 4H നഷ്ടപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന വിവരങ്ങൾ, ഒന്നിലധികം വൈകല്യങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. അതിനാൽ, പ്രോസസ്സ് പാരാമീറ്ററുകളുടെ ക്രമീകരണം ഉപരിതല സ്റ്റെപ്പ് ഘടനയുടെ നിയന്ത്രണം കൈവരിക്കണം, അതുവഴി പോളിമോർഫിക് വൈകല്യങ്ങളുടെ തലമുറയെ അടിച്ചമർത്തുക, ഒരൊറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ ഫോം നേടുന്നതിനുള്ള ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കുക, ആത്യന്തികമായി ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള പരലുകൾ തയ്യാറാക്കുക.

ആദ്യകാല വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ രീതി എന്ന നിലയിൽ, നിലവിൽ SiC പരലുകൾ വളർത്തുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും മുഖ്യധാരാ വളർച്ചാ രീതിയാണ് ഫിസിക്കൽ നീരാവി ഗതാഗത രീതി. മറ്റ് രീതികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഈ രീതിക്ക് വളർച്ചാ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് കുറഞ്ഞ ആവശ്യകതകളുണ്ട്, ലളിതമായ വളർച്ചാ പ്രക്രിയ, ശക്തമായ നിയന്ത്രണക്ഷമത, താരതമ്യേന സമഗ്രമായ വികസന ഗവേഷണം, കൂടാതെ ഇതിനകം തന്നെ വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷൻ നേടിയിട്ടുണ്ട്. HTCVD രീതിയുടെ പ്രയോജനം, ഇതിന് ചാലകവും (n, p) ഉയർന്ന പ്യൂരിറ്റി സെമി-ഇൻസുലേറ്റിംഗ് വേഫറുകളും വളർത്താൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ നിയന്ത്രിക്കാനും കഴിയും, അങ്ങനെ വേഫറിലെ കാരിയർ കോൺസൺട്രേഷൻ 3×1013~5×1019 ഇടയിൽ ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും. /സെ.മീ3. ഉയർന്ന സാങ്കേതിക പരിധിയും കുറഞ്ഞ വിപണി വിഹിതവുമാണ് പോരായ്മകൾ. ലിക്വിഡ്-ഫേസ് SiC ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് ടെക്‌നോളജി പക്വത പ്രാപിക്കുന്നത് തുടരുന്നതിനാൽ, ഭാവിയിൽ മുഴുവൻ SiC വ്യവസായത്തെയും മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുന്നതിൽ ഇത് വലിയ സാധ്യതകൾ കാണിക്കും, കൂടാതെ SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയിലെ ഒരു പുതിയ വഴിത്തിരിവാകും.