سي سي ڪرسٽل جي ترقي لاء ٽي اهم ٽيڪنالاجي

جيئن تصوير 3 ۾ ڏيکاريل آهي، اتي ٽي غالب ٽيڪنڪون آهن جن جو مقصد اعليٰ معيار ۽ ڪارڪردگيءَ سان SiC سنگل ڪرسٽل مهيا ڪرڻ آهي: مائع مرحلو ايپيٽڪسي (LPE)، فزيڪل واپر ٽرانسپورٽ (PVT)، ۽ اعليٰ درجه حرارت ڪيميائي بخار جمع (HTCVD). PVT SiC سنگل ڪرسٽل جي پيداوار لاءِ هڪ چڱي طرح قائم ڪيل عمل آهي، جيڪو وڏي پئماني تي وڏي وافر ٺاهيندڙن ۾ استعمال ٿيندو آهي.

بهرحال، سڀئي ٽي عمل تيزيء سان ترقي ڪري رهيا آهن ۽ جدت. اهو اڃا تائين ممڪن ناهي ته مستقبل ۾ ڪهڙي عمل کي وڏي پيماني تي اختيار ڪيو ويندو. خاص طور تي، اعلي معيار جي SiC سنگل کرسٽل پيدا ڪئي وئي جيڪا حل جي ترقي سان ڪافي شرح تي پيدا ٿئي ٿي، تازو سالن ۾ ٻڌايو ويو آهي، مائع جي مرحلي ۾ SiC بلڪ ترقي کي گھٽ درجه حرارت جي ضرورت هوندي آهي ان کان گهٽ درجه حرارت جي سربليميشن يا جمع ڪرڻ واري عمل جي، ۽ اهو پي پيدا ڪرڻ ۾ شانداريت ڏيکاري ٿو. قسم سي سي سبسٽراٽس (ٽيبل 3) [33، 34].

تصوير 3: ٽن غالب SiC سنگل ڪرسٽل ترقي جي ٽيڪنڪ جي اسڪيميڪ: (a) مائع مرحلو ايپيٽيڪسي؛ (b) جسماني وانپ ٽرانسپورٽ؛ (c) تيز گرمي پد تي ڪيميائي وانپ جو ذخيرو

جدول 3: ايل پي اي، پي وي ٽي ۽ ايڇ ٽي وي ڊي جو مقابلو SiC سنگل ڪرسٽل وڌائڻ لاءِ [33، 34]

حل جي ترقي هڪ معياري ٽيڪنالاجي آهي مرڪب سيمڪوڊڪٽرز تيار ڪرڻ لاء [36]. 1960s کان وٺي، محقق ڪوشش ڪئي آهي ته حل ۾ هڪ ڪرسٽل ٺاهي [37]. هڪ دفعو ٽيڪنالاجي جي ترقي ڪئي وئي آهي، ترقي جي سطح جي وڏي پيماني تي ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿي، جيڪا حل جي طريقي کي اعلي معيار جي واحد ڪرسٽل انگوٽس حاصل ڪرڻ لاء هڪ ترقي يافته ٽيڪنالاجي بڻائي ٿي.

سي سي سنگل ڪرسٽل جي حل جي واڌ لاءِ، سي جو ذريعو انتهائي خالص سي پگھل مان نڪرندو آهي جڏهن ته گريفائٽ ڪرسيبل ٻٽي مقصدن جي خدمت ڪندو آهي: هيٽر ۽ سي سولوٽ جو ذريعو. سي سي سنگل ڪرسٽل مثالي اسٽوچيوميٽرڪ تناسب جي تحت وڌڻ جا وڌيڪ امڪان آهن جڏهن سي ۽ سي جو تناسب 1 جي ويجهو آهي، گهٽ خرابي جي کثافت کي ظاهر ڪري ٿو [28]. جڏهن ته، هوا جي دٻاءَ تي، سي سي ڪو پگھلڻ وارو نقطو نه ڏيکاريندو آهي ۽ 2,000 °C کان وڌيڪ گرمي پد جي بخارات جي ذريعي سڌو سڙي ويندو آهي. SiC پگھلڻ، نظرياتي اميدن جي مطابق، صرف سي-سي بائنري فيز ڊاگرام (تصوير 4) مان ڏٺو وڃي ٿو سخت جي تحت ٺھي سگھي ٿو جيڪا درجه حرارت جي درجي ۽ حل واري نظام جي ذريعي. سي پگھلڻ ۾ وڌيڪ سي 1at.% کان 13at.% تائين مختلف ٿئي ٿو. ڊرائيونگ سي سپر سيچريشن، تيزيء سان ترقي جي شرح، جڏهن ته ترقي جي گھٽ سي قوت آهي سي سپر سيچريشن جيڪو 109 Pa جو دٻاء ۽ گرمي پد 3,200 ° C کان مٿي آهي. اهو supersaturation ڪري سگهي ٿو هڪ هموار مٿاڇري [22, 36-38]. گرمي پد 1,400 ۽ 2,800 ° C جي وچ ۾، سي پگھلڻ ۾ C جي محلوليت 1at.% کان 13at.% تائين مختلف آهي. ترقي جي ڊرائيونگ فورس سي سپرسيٽوريشن آهي جيڪا درجه حرارت جي درجي ۽ حل سسٽم جي تسلط آهي. سي جي سپرسيچريشن جيتري وڌيڪ هوندي، اوتري تيزيءَ جي شرح وڌندي، جڏهن ته گهٽ سي سپرسچريشن هڪ هموار مٿاڇري پيدا ڪري ٿي [22، 36-38].

تصوير 4: سي-سي بائنري مرحلو ڊراگرام [40]

ڊوپنگ ٽرانزيڪشن ڌاتو عناصر يا نادر زمين عناصر نه رڳو اثرائتو طور تي واڌ جي درجه حرارت کي گهٽائي ٿو پر سي ميلٽ ۾ ڪاربن جي حل کي تيزيءَ سان بهتر ڪرڻ جو واحد طريقو آهي. منتقلي گروپ جي دھاتن جو اضافو، جهڙوڪ Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80]، وغيره يا ناياب ڌرتي ڌات، جهڙوڪ Ce [81]، Y [82]، Sc، وغيره. Si melt تائين ڪاربان جي محلوليت کي 50at.٪ کان وڌيڪ ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي thermodynamic equilibrium جي ويجهو حالت ۾. ان کان علاوه، ايل پي اي ٽيڪنڪ سي سي جي پي-قسم ڊاپنگ لاء سازگار آهي، جيڪا حاصل ڪري سگهجي ٿي Aloying ذريعي
محلول [50، 53، 56، 59، 64، 71-73، 82، 83]. بهرحال، ال جي شامل ٿيڻ سبب P-type SiC سنگل ڪرسٽل جي مزاحمت ۾ اضافو ٿئي ٿو [49, 56]. نائيٽروجن ڊوپنگ جي تحت ن-قسم جي واڌ کان علاوه،

حل جي ترقي عام طور تي هڪ غير فعال گئس ماحول ۾ اڳتي وڌندي آهي. جيتوڻيڪ هيليم (He) آرگن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ قيمتي آهي، اهو ڪيترن ئي عالمن طرفان پسند ڪيو ويو آهي ڇاڪاڻ ته ان جي گهٽ ويسڪوسيٽي ۽ اعلي حرارتي چالکائي (8 ڀيرا آرگن جي ڀيٽ ۾) [85]. 4H-SiC ۾ لڏپلاڻ جي شرح ۽ Cr مواد He ۽ Ar ماحول ۾ هڪجهڙا آهن، اهو ثابت ٿئي ٿو ته هير ۽ آر جي هيٺان واڌ جي شرح وڌيڪ ترقي جي شرح ۾ آهي، ڇاڪاڻ ته ٻج هولڊر جي وڏي گرمي جي خرابي سبب [68]. هن وڌايل ڪرسٽل جي اندر voids ٺهڻ ۽ حل ۾ spontaneous nucleation کي impedes، پوء، هڪ هموار سطح morphology حاصل ڪري سگهجي ٿو [86].

هي پيپر متعارف ڪرايو سي سي ڊوائيسز جي ترقي، ايپليڪيشنون، ۽ ملڪيت، ۽ سي سي سنگل ڪرسٽل کي وڌائڻ لاء ٽي مکيه طريقا. هيٺين حصن ۾، موجوده حل جي ترقي جي ٽيڪنالاجي ۽ لاڳاپيل اهم پيٽرولن جو جائزو ورتو ويو. آخرڪار، هڪ نقشو پيش ڪيو ويو جنهن ۾ چيلينجز ۽ مستقبل جي ڪمن تي بحث ڪيو ويو سي سي سنگل ڪرسٽل جي بلڪ ترقي جي حوالي سان حل جي طريقي سان.