Siden oppdagelsen har silisiumkarbid vakt stor oppmerksomhet. Silisiumkarbid er sammensatt av halve Si-atomer og halve C-atomer, som er forbundet med kovalente bindinger gjennom elektronpar som deler sp3 hybridorbitaler. I den grunnleggende strukturelle enheten til sin enkeltkrystall er fire Si-atomer ordnet i en vanlig tetraedrisk struktur, og C-atomet er plassert i sentrum av det vanlige tetraederet. Omvendt kan Si-atomet også betraktes som sentrum av tetraederet, og dermed danne SiC4 eller CSi4. Tetraedrisk struktur. Den kovalente bindingen i SiC er svært ionisk, og silisium-karbonbindingsenergien er veldig høy, omtrent 4,47 eV. På grunn av den lave stablingsfeilenergien, danner silisiumkarbidkrystaller lett forskjellige polytyper under vekstprosessen. Det er mer enn 200 kjente polytyper, som kan deles inn i tre hovedkategorier: kubisk, sekskantet og trigonalt.
For tiden inkluderer de viktigste vekstmetodene for SiC-krystaller fysisk damptransportmetode (PVT-metode), høytemperatur kjemisk dampavsetning (HTCVD-metode), væskefasemetode, etc. Blant dem er PVT-metoden mer moden og mer egnet for industrielle formål. masseproduksjon. ?
Den såkalte PVT-metoden refererer til å plassere SiC-frøkrystaller på toppen av digelen, og å plassere SiC-pulver som råmateriale i bunnen av digelen. I et lukket miljø med høy temperatur og lavt trykk sublimerer SiC-pulveret og beveger seg oppover under påvirkning av temperaturgradient og konsentrasjonsforskjell. En metode for å transportere den til nærhet av frøkrystallen og deretter rekrystallisere den etter å ha nådd en overmettet tilstand. Denne metoden kan oppnå kontrollerbar vekst av SiC-krystallstørrelse og spesifikke krystallformer. ?
Å bruke PVT-metoden for å dyrke SiC-krystaller krever imidlertid alltid å opprettholde passende vekstforhold under den langsiktige vekstprosessen, ellers vil det føre til gitterforstyrrelse, og dermed påvirke kvaliteten på krystallen. Imidlertid fullføres veksten av SiC-krystaller i et lukket rom. Det er få effektive overvåkingsmetoder og mange variabler, så prosesskontroll er vanskelig.
I prosessen med å dyrke SiC-krystaller ved PVT-metoden, anses trinnstrømsvekstmodusen (Step Flow Growth) for å være hovedmekanismen for stabil vekst av en enkeltkrystallform.
De fordampede Si-atomene og C-atomene vil fortrinnsvis binde seg til krystalloverflateatomer ved knekkpunktet, hvor de vil danne kjerne og vokse, noe som får hvert trinn til å strømme fremover parallelt. Når trinnbredden på krystalloverflaten langt overstiger den diffusjonsfrie banen til adatomer, kan et stort antall adatomer agglomerere, og den todimensjonale øylignende vekstmodusen som dannes vil ødelegge trinnstrømsvekstmodusen, noe som resulterer i tap av 4H krystallstrukturinformasjon, noe som resulterer i flere defekter. Derfor må justeringen av prosessparametere oppnå kontrollen av overflatetrinnstrukturen, og derved undertrykke genereringen av polymorfe defekter, oppnå formålet med å oppnå en enkelt krystallform og til slutt forberede krystaller av høy kvalitet.
Som den tidligste utviklede SiC-krystallvekstmetoden, er den fysiske damptransportmetoden for tiden den mest vanlige vekstmetoden for dyrking av SiC-krystaller. Sammenlignet med andre metoder har denne metoden lavere krav til vekstutstyr, en enkel vekstprosess, sterk kontrollerbarhet, relativt grundig utviklingsforskning, og har allerede oppnådd industriell anvendelse. Fordelen med HTCVD-metoden er at den kan vokse ledende (n, p) og høyrente semi-isolerende wafere, og kan kontrollere dopingkonsentrasjonen slik at bærerkonsentrasjonen i waferen er justerbar mellom 3×1013~5×1019 /cm3. Ulempene er høy teknisk terskel og lav markedsandel. Ettersom væskefase SiC-krystallvekstteknologien fortsetter å modnes, vil den vise et stort potensial for å fremme hele SiC-industrien i fremtiden, og vil sannsynligvis være et nytt gjennombruddspunkt i SiC-krystallvekst.
Innleggstid: 16. april 2024