Sejak penemuannya, silikon karbida telah menarik perhatian yang meluas. Silikon karbida terdiri daripada separuh atom Si dan separuh atom C, yang disambungkan oleh ikatan kovalen melalui pasangan elektron yang berkongsi orbital hibrid sp3. Dalam unit struktur asas kristal tunggalnya, empat atom Si disusun dalam struktur tetrahedral biasa, dan atom C terletak di tengah tetrahedron biasa. Sebaliknya, atom Si juga boleh dianggap sebagai pusat tetrahedron, dengan itu membentuk SiC4 atau CSi4. Struktur Tetrahedral. Ikatan kovalen dalam SiC adalah sangat ionik, dan tenaga ikatan silikon-karbon adalah sangat tinggi, kira-kira 4.47eV. Disebabkan oleh tenaga kerosakan susun yang rendah, kristal karbida silikon dengan mudah membentuk pelbagai politip semasa proses pertumbuhan. Terdapat lebih daripada 200 politaip yang diketahui, yang boleh dibahagikan kepada tiga kategori utama: kubik, heksagon dan trigonal.
Pada masa ini, kaedah pertumbuhan utama kristal SiC termasuk Kaedah Pengangkutan Wap Fizikal (kaedah PVT), Pemendapan Wap Kimia Suhu Tinggi (kaedah HTCVD), Kaedah Fasa Cecair, dan lain-lain. Antaranya, kaedah PVT lebih matang dan lebih sesuai untuk industri. pengeluaran besar-besaran. ,
Kaedah PVT yang dipanggil merujuk kepada meletakkan kristal benih SiC di bahagian atas mangkuk pijar, dan meletakkan serbuk SiC sebagai bahan mentah di bahagian bawah mangkuk pijar. Dalam persekitaran tertutup suhu tinggi dan tekanan rendah, serbuk SiC menyublim dan bergerak ke atas di bawah tindakan kecerunan suhu dan perbezaan kepekatan. Kaedah mengangkutnya ke sekitar hablur benih dan kemudian menghablurkan semula selepas mencapai keadaan tepu tepu. Kaedah ini boleh mencapai pertumbuhan terkawal saiz kristal SiC dan bentuk kristal tertentu. ,
Walau bagaimanapun, menggunakan kaedah PVT untuk mengembangkan kristal SiC memerlukan sentiasa mengekalkan keadaan pertumbuhan yang sesuai semasa proses pertumbuhan jangka panjang, jika tidak, ia akan membawa kepada gangguan kekisi, sekali gus menjejaskan kualiti kristal. Walau bagaimanapun, pertumbuhan kristal SiC selesai dalam ruang tertutup. Terdapat beberapa kaedah pemantauan yang berkesan dan banyak pembolehubah, jadi kawalan proses adalah sukar.
Dalam proses pertumbuhan kristal SiC dengan kaedah PVT, mod pertumbuhan aliran langkah (Step Flow Growth) dianggap sebagai mekanisme utama untuk pertumbuhan stabil bentuk kristal tunggal.
Atom Si dan atom C yang terwap akan lebih suka terikat dengan atom permukaan kristal pada titik kink, di mana ia akan nukleus dan berkembang, menyebabkan setiap langkah mengalir ke hadapan secara selari. Apabila lebar langkah pada permukaan kristal jauh melebihi laluan bebas resapan adatom, sejumlah besar adatom mungkin terkumpul, dan mod pertumbuhan seperti pulau dua dimensi yang terbentuk akan memusnahkan mod pertumbuhan aliran langkah, mengakibatkan kehilangan 4H. maklumat struktur kristal, mengakibatkan pelbagai kecacatan. Oleh itu, pelarasan parameter proses mesti mencapai kawalan struktur langkah permukaan, dengan itu menindas penjanaan kecacatan polimorfik, mencapai tujuan mendapatkan bentuk kristal tunggal, dan akhirnya menyediakan kristal berkualiti tinggi.
Sebagai kaedah pertumbuhan kristal SiC yang paling awal dibangunkan, kaedah pengangkutan wap fizikal kini merupakan kaedah pertumbuhan paling arus perdana untuk mengembangkan kristal SiC. Berbanding dengan kaedah lain, kaedah ini mempunyai keperluan yang lebih rendah untuk peralatan pertumbuhan, proses pertumbuhan yang mudah, kebolehkawalan yang kuat, penyelidikan pembangunan yang agak teliti, dan telah mencapai aplikasi industri. Kelebihan kaedah HTCVD ialah ia boleh menumbuhkan wafer separa penebat konduktif (n, p) dan ketulenan tinggi, dan boleh mengawal kepekatan doping supaya kepekatan pembawa dalam wafer boleh laras antara 3×1013~5×1019 /cm3. Kelemahannya ialah ambang teknikal yang tinggi dan bahagian pasaran yang rendah. Memandangkan teknologi pertumbuhan kristal SiC fasa cecair terus matang, ia akan menunjukkan potensi besar dalam memajukan keseluruhan industri SiC pada masa hadapan dan berkemungkinan menjadi titik terobosan baharu dalam pertumbuhan kristal SiC.
Masa siaran: Apr-16-2024