De la descoperirea sa, carbura de siliciu a atras atenția pe scară largă. Carbura de siliciu este compusă din jumătate de atomi de Si și jumătate de atomi de C, care sunt conectați prin legături covalente prin perechi de electroni care împart orbitali hibrizi sp3. În unitatea structurală de bază a cristalului său unic, patru atomi de Si sunt aranjați într-o structură tetraedrică obișnuită, iar atomul de C este situat în centrul tetraedrului obișnuit. În schimb, atomul de Si poate fi de asemenea privit ca centrul tetraedrului, formând astfel SiC4 sau CSi4. Structura tetraedrică. Legătura covalentă în SiC este foarte ionică, iar energia legăturii siliciu-carbon este foarte mare, aproximativ 4,47 eV. Datorită energiei reduse de stivuire, cristalele de carbură de siliciu formează cu ușurință diverse politipuri în timpul procesului de creștere. Există peste 200 de politipuri cunoscute, care pot fi împărțite în trei mari categorii: cubice, hexagonale și trigonale.
În prezent, principalele metode de creștere a cristalelor de SiC includ metoda de transport fizic al vaporilor (metoda PVT), depunerea chimică în vapori la temperatură înaltă (metoda HTCVD), metoda fază lichidă etc. Printre acestea, metoda PVT este mai matură și mai potrivită pentru industria industrială. producţie în masă.
Așa-numita metodă PVT se referă la plasarea cristalelor de semințe de SiC pe partea de sus a creuzetului și plasarea pulberii de SiC ca materie primă în partea de jos a creuzetului. Într-un mediu închis de temperatură ridicată și presiune scăzută, pulberea de SiC se sublimează și se deplasează în sus sub acțiunea gradientului de temperatură și a diferenței de concentrație. O metodă de a-l transporta în vecinătatea cristalului de sămânță și apoi de a-l recristaliza după ce a ajuns la o stare suprasaturată. Această metodă poate obține o creștere controlabilă a dimensiunii cristalului de SiC și a formelor specifice de cristal.
Cu toate acestea, utilizarea metodei PVT pentru creșterea cristalelor de SiC necesită menținerea întotdeauna a condițiilor de creștere adecvate în timpul procesului de creștere pe termen lung, altfel va duce la tulburări ale rețelei, afectând astfel calitatea cristalului. Cu toate acestea, creșterea cristalelor de SiC este finalizată într-un spațiu închis. Există puține metode eficiente de monitorizare și multe variabile, astfel încât controlul procesului este dificil.
În procesul de creștere a cristalelor de SiC prin metoda PVT, modul de creștere a fluxului în trepte (Step Flow Growth) este considerat a fi mecanismul principal pentru creșterea stabilă a unei singure forme de cristal.
Atomii de Si vaporizați și atomii de C se vor lega de preferință cu atomii de suprafață cristalin în punctul de îndoire, unde se vor nuclea și vor crește, determinând fiecare pas să curgă înainte în paralel. Atunci când lățimea treptei pe suprafața cristalului depășește cu mult calea liberă de difuzie a adatomilor, un număr mare de adatomi se poate aglomera, iar modul de creștere bidimensional ca o insulă format va distruge modul de creștere a fluxului în trepte, ducând la pierderea 4H. informații despre structura cristalului, rezultând defecte multiple. Prin urmare, ajustarea parametrilor procesului trebuie să realizeze controlul structurii etapei de suprafață, suprimând astfel generarea de defecte polimorfe, realizând scopul de a obține o formă de cristal unic și, în cele din urmă, pregătirea cristalelor de înaltă calitate.
Fiind cea mai veche metodă dezvoltată de creștere a cristalelor de SiC, metoda de transport fizic al vaporilor este în prezent cea mai populară metodă de creștere pentru creșterea cristalelor de SiC. În comparație cu alte metode, această metodă are cerințe mai mici pentru echipamente de creștere, un proces de creștere simplu, controlabilitate puternică, cercetare de dezvoltare relativ aprofundată și a atins deja aplicarea industrială. Avantajul metodei HTCVD este că poate crește napolitane conductoare (n, p) și semi-izolante de înaltă puritate și poate controla concentrația de dopaj, astfel încât concentrația purtătorului în plachetă să fie reglabilă între 3 × 1013 ~ 5 × 1019 /cm3. Dezavantajele sunt pragul tehnic ridicat și cota scăzută de piață. Pe măsură ce tehnologia de creștere a cristalelor SiC în fază lichidă continuă să se maturizeze, va arăta un potențial mare în avansarea întregii industrii SiC în viitor și este probabil să fie un nou punct de descoperire în creșterea cristalelor SiC.
Ora postării: 16-apr-2024