ပုံ 3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း SiC တစ်ခုတည်းကို အရည်အသွေးမြင့် ထိရောက်မှုဖြင့် ပေးဆောင်ရန် ရည်ရွယ်ချက်သုံးချက်ရှိသည်- အရည်အဆင့် epitaxy (LPE)၊ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ အခိုးအငွေ့ သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး (PVT) နှင့် အပူချိန်မြင့်သော ဓာတုအငွေ့ပျံခြင်း (HTCVD)။ PVT သည် အဓိက wafer ထုတ်လုပ်သူများတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုနေသည့် SiC တစ်ခုတည်းသော crystal ကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ကောင်းမွန်သော တည်ထောင်ထားသော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။
သို့သော်လည်း လုပ်ငန်းစဉ်သုံးရပ်စလုံးသည် လျင်မြန်စွာ ပြောင်းလဲနေပြီး ဆန်းသစ်တီထွင်လျက်ရှိသည်။ အနာဂတ်တွင် မည်သည့် လုပ်ငန်းစဉ်ကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် လက်ခံကျင့်သုံးမည်ကို မစိုးရိမ်နိုင်သေးပါ။ အထူးသဖြင့်၊ အရည်အသွေးမြင့် SiC တစ်ခုတည်းသော crystal crystal သည် မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း ဆင်ခြင်တုံတရားကြီးထွားမှုနှုန်းဖြင့် ထုတ်လုပ်ခဲ့ကြောင်း အစီရင်ခံခဲ့ပြီး၊ အရည်အဆင့်ရှိ SiC အစုလိုက်ကြီးထွားမှုသည် sublimation သို့မဟုတ် deposition process ထက်နိမ့်သောအပူချိန်လိုအပ်ပြီး၊ ၎င်းသည် P ကိုထုတ်လုပ်ရာတွင် ထူးချွန်မှုကိုပြသသည်။ -type SiC substrates (ဇယား 3) [33၊ 34]။
ပုံ 3- ထင်ရှားသော SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုနည်းစနစ်သုံးခု၏ ဇယား- (က) အရည်အဆင့် epitaxy; (ခ) ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ အငွေ့ သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး၊ (ဂ) အပူချိန်မြင့်သော ဓာတုအခိုးအငွေ့ထွက်ခြင်း။
ဇယား 3- SiC တစ်ခုတည်းသော crystals ကြီးထွားမှုအတွက် LPE၊ PVT နှင့် HTCVD နှိုင်းယှဉ်ချက် [33၊ 34]
ဖြေရှင်းချက်တိုးတက်မှုသည် ဒြပ်ပေါင်းတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း [36] ကိုပြင်ဆင်ရန်အတွက် စံနည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။ 1960 ခုနှစ်များကတည်းက၊ သုတေသီများသည် အဖြေ [37] ပုံဆောင်ခဲတစ်ခုကို တီထွင်ရန် ကြိုးပမ်းခဲ့ကြသည်။ နည်းပညာကို တီထွင်ပြီးသည်နှင့်၊ ကြီးထွားမျက်နှာပြင်၏ စိုစွတ်မှုကို ကောင်းမွန်စွာ ထိန်းချုပ်နိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် ဖြေရှင်းချက်နည်းလမ်းသည် အရည်အသွေးမြင့် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲများကို ရရှိရန်အတွက် အလားအလာရှိသော နည်းပညာတစ်ခု ဖြစ်လာစေသည်။
SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ၏ အဖြေကြီးထွားမှုအတွက်၊ Si အရင်းအမြစ်သည် အလွန်သန့်စင်သော Si အရည်ပျော်မှုမှ ပေါက်ဖွားလာကာ ဂရပ်ဖိုက် crucible သည် ရည်ရွယ်ချက်နှစ်ခုဖြစ်သည်- အပူပေးကိရိယာနှင့် C solute အရင်းအမြစ်ကို ဆောင်ရွက်ပေးသည်။ C နှင့် Si အချိုးသည် 1 နှင့် နီးစပ်သောအခါ၊ ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆ [28] ကို ညွှန်ပြသောအခါတွင် SiC တစ်ခုတည်းသော crystals များသည် စံပြ stoichiometric အချိုးအောက်တွင် ကြီးထွားနိုင်ခြေပိုများသည်။ သို့ရာတွင်၊ လေထုဖိအားတွင် SiC သည် အရည်ပျော်မှတ်ကိုပြသပြီး 2,000°C ဝန်းကျင်ထက်ကျော်လွန်သော အငွေ့ပျံသည့်အပူချိန်မှတစ်ဆင့် တိုက်ရိုက်ပြိုကွဲသွားပါသည်။ သီအိုရီ မျှော်မှန်းချက်များအရ SiC အရည်ပျော်မှုသည် ပြင်းထန်မှုအောက်တွင်သာ ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်ကို Si-C binary အဆင့် ပုံကြမ်း (ပုံ. 4) မှ အပူချိန် gradient နှင့် ဖြေရှင်းချက်စနစ်ဖြင့် မြင်နိုင်သည်။ Si အရည်ပျော်မှုတွင် C မြင့်မားလေလေ 1at.% မှ 13at.% ကွာခြားပါသည်။ C supersaturation မောင်းနှင်မှု၊ ကြီးထွားမှုနှုန်း ပိုမြန်သည်၊ ကြီးထွားမှု၏ C force နိမ့်ချိန်တွင် C supersaturation သည် 109 Pa နှင့် အပူချိန် 3,200 °C အထက်တွင် လွှမ်းမိုးထားသော ဖိအားဖြစ်သည်။ supersaturation သည် ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင်ကို ထုတ်ပေးနိုင်သည် [22, 36-38]။ အပူချိန် 1,400 မှ 2,800°C ကြား၊ Si အရည်ပျော်မှုတွင် C ၏ပျော်ဝင်မှုသည် 1at.% မှ 13at.% အထိ ကွဲပြားသည်။ ကြီးထွားမှု၏မောင်းနှင်အားမှာ အပူချိန် gradient နှင့် solution system မှလွှမ်းမိုးထားသော C supersaturation ဖြစ်သည်။ C supersaturation မြင့်လေ၊ ကြီးထွားနှုန်း ပိုမြန်လေ၊ နိမ့်သော C supersaturation သည် ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင် [22၊ 36-38] ကို ထုတ်လုပ်သည်။
ပုံ 4- Si-C ဒွိအဆင့် ပုံကြမ်း [40]
Doping အသွင်ပြောင်း သတ္တုဒြပ်စင်များ သို့မဟုတ် မြေရှားပါးဒြပ်စင်များသည် ကြီးထွားမှုအပူချိန်ကို ထိရောက်စွာ လျှော့ချပေးရုံသာမက Si အရည်ပျော်မှုတွင် ကာဗွန်ပျော်ဝင်မှုကို သိသိသာသာ တိုးတက်ကောင်းမွန်စေမည့် တစ်ခုတည်းသောနည်းလမ်းဖြစ်ပုံရသည်။ Ti [8၊ 14-16၊ 19၊ 40-52]၊ Cr[29၊ 30၊ 43၊ 50၊ 53-75]၊ Co [63၊ 76]၊ Fe [77- 80] စသည်ဖြင့် သို့မဟုတ် ရှားပါးသတ္တုများဖြစ်သည့် Ce [81], Y [82], Sc စသည်တို့သည် Si အရည်ပျော်ရန်အတွက် ကာဗွန်ကို ခွင့်ပြုသည်၊ အပူချိန် မျှခြေနှင့် နီးစပ်သော အခြေအနေတွင် 50at.% ထက်ပို၍ ပျော်ဝင်နိုင်မှု။ ထို့အပြင်၊ LPE နည်းစနစ်သည် အယ်ကို ရောစပ်ခြင်းဖြင့် အောင်မြင်နိုင်သည့် P-type doping အတွက် အဆင်ပြေပါသည်။
solvent [50၊ 53၊ 56၊ 59၊ 64၊ 71-73၊ 82၊ 83]။ သို့သော်၊ Al ၏ပေါင်းစပ်မှုသည် P-type SiC တစ်ခုတည်းသော crystals များ၏ခုခံနိုင်စွမ်းကိုတိုးလာစေသည် [49, 56]။ နိုက်ထရိုဂျင်ဆေးသောက်ခြင်းအောက်တွင် N-type ကြီးထွားမှုအပြင်၊
ဖြေရှင်းချက် ကြီးထွားမှုသည် ယေဘုယျအားဖြင့် ပျော့ပျောင်းသောဓာတ်ငွေ့လေထုတွင် ဖြစ်ပေါ်သည်။ ဟီလီယမ် (He) သည် အာဂွန်ထက် ပိုစျေးကြီးသော်လည်း ၎င်း၏ ပျော့ပျောင်းမှုနှင့် အပူစီးကူးနိုင်မှု (အာဂွန် 8 ဆ) [85] ကြောင့် ပညာရှင်အများအပြားက ၎င်းကို နှစ်သက်ကြသည်။ 4H-SiC ရှိ ရွှေ့ပြောင်းမှုနှုန်းနှင့် Cr ပါဝင်မှုသည် He နှင့် Ar လေထုအောက်တွင် ဆင်တူသည်၊ ၎င်းသည် အစေ့ကိုင်ဆောင်သူ၏ ကြီးမားသောအပူရှိန်ကြောင့် ကြီးထွားမှုနှုန်းထက် ပိုမိုမြင့်မားသောရလဒ်များအောက်တွင် ကြီးထွားနှုန်းမြင့်မားကြောင်း သက်သေပြခဲ့သည်။ ၎င်းသည် ကြီးထွားလာသော ပုံဆောင်ခဲအတွင်းရှိ အပျက်အစီးများ ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းကို ဟန့်တားကာ ဖြေရှင်းချက်တွင် ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင် ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ရရှိနိုင်သည်။
ဤစာတမ်းသည် SiC စက်ပစ္စည်းများ၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၊ အသုံးချမှုများနှင့် ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် SiC တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုအတွက် အဓိကနည်းလမ်းသုံးခုကို မိတ်ဆက်ပေးခဲ့သည်။ အောက်ပါကဏ္ဍများတွင်၊ လက်ရှိဖြေရှင်းချက်တိုးတက်မှုနည်းပညာများနှင့် သက်ဆိုင်ရာသော့ချက်ဘောင်များကို ပြန်လည်သုံးသပ်ခဲ့သည်။ နောက်ဆုံးတွင်၊ ဖြေရှင်းချက်နည်းလမ်းမှတစ်ဆင့် SiC တစ်ခုတည်းသော crystals များ အမြောက်အများ ကြီးထွားလာမှုနှင့်ပတ်သက်၍ စိန်ခေါ်မှုများနှင့် အနာဂတ်လုပ်ဆောင်မှုများကို ဆွေးနွေးထားသည့် အလားအလာတစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့သည်။
တင်ချိန်- ဇူလိုင်-၀၁-၂၀၂၄