Od svojho objavu priťahuje karbid kremíka širokú pozornosť. Karbid kremíka sa skladá z polovice atómov Si a polovice atómov C, ktoré sú spojené kovalentnými väzbami prostredníctvom elektrónových párov zdieľajúcich hybridné orbitály sp3. V základnej štruktúrnej jednotke jeho monokryštálu sú štyri atómy Si usporiadané v pravidelnej štvorstennej štruktúre a atóm C sa nachádza v strede pravidelného štvorstenu. Naopak, atóm Si možno tiež považovať za stred štvorstenu, čím sa vytvorí SiC4 alebo CSi4. Tetraedrická štruktúra. Kovalentná väzba v SiC je vysoko iónová a energia väzby kremík-uhlík je veľmi vysoká, približne 4,47 eV. Vzhľadom na nízku energiu vrstvenia kryštály karbidu kremíka ľahko vytvárajú rôzne polytypy počas procesu rastu. Existuje viac ako 200 známych polytypov, ktoré možno rozdeliť do troch hlavných kategórií: kubický, šesťuholníkový a trigonálny.
V súčasnosti medzi hlavné metódy rastu kryštálov SiC patrí fyzikálna metóda transportu pár (metóda PVT), vysokoteplotná chemická depozícia z plynnej fázy (metóda HTCVD), metóda kvapalnej fázy atď. Medzi nimi je metóda PVT zrelšia a vhodnejšia pre priemyselné využitie. hromadná výroba.
Takzvaná metóda PVT sa týka umiestňovania očkovacích kryštálov SiC na vrch téglika a umiestňovania prášku SiC ako suroviny na spodok téglika. V uzavretom prostredí s vysokou teplotou a nízkym tlakom prášok SiC sublimuje a pohybuje sa nahor pôsobením teplotného gradientu a rozdielu koncentrácie. Spôsob jeho transportu do blízkosti zárodočného kryštálu a jeho následnej rekryštalizácie po dosiahnutí presýteného stavu. Touto metódou je možné dosiahnuť regulovateľný rast veľkosti kryštálov SiC a špecifických kryštálových foriem.
Použitie metódy PVT na pestovanie kryštálov SiC však vyžaduje vždy udržiavanie vhodných podmienok rastu počas dlhodobého procesu rastu, inak to povedie k poruche mriežky, čo ovplyvní kvalitu kryštálu. Rast kryštálov SiC je však ukončený v uzavretom priestore. Existuje málo efektívnych monitorovacích metód a veľa premenných, takže riadenie procesu je náročné.
V procese pestovania kryštálov SiC metódou PVT sa za hlavný mechanizmus stabilného rastu monokryštálovej formy považuje krokový rastový režim (Step Flow Growth).
Odparené atómy Si a atómy uhlíka sa budú prednostne spájať s atómami kryštálového povrchu v bode zlomu, kde budú nukleovať a rásť, čo spôsobí, že každý krok bude prúdiť vpred paralelne. Keď šírka kroku na povrchu kryštálu ďaleko presahuje dráhu adatómov bez difúzie, môže sa aglomerovať veľké množstvo adatómov a vytvorený dvojrozmerný ostrovčekový rastový režim zničí rastový režim krokového toku, čo vedie k strate 4H. informácie o kryštálovej štruktúre, čo vedie k viacnásobným defektom. Úpravou parametrov procesu sa preto musí dosiahnuť kontrola štruktúry stupňovitého povrchu, čím sa potlačí tvorba polymorfných defektov, dosiahne sa účel získania monokryštálovej formy a v konečnom dôsledku sa pripravia vysokokvalitné kryštály.
Ako najskoršia vyvinutá metóda rastu kryštálov SiC je fyzikálna metóda transportu pár v súčasnosti najbežnejšou metódou rastu na pestovanie kryštálov SiC. V porovnaní s inými metódami má táto metóda nižšie požiadavky na rastové zariadenie, jednoduchý rastový proces, silnú kontrolovateľnosť, pomerne dôkladný vývojový výskum a má už aj priemyselné využitie. Výhodou metódy HTCVD je, že dokáže pestovať vodivé (n, p) a vysoko čisté poloizolačné doštičky a môže kontrolovať koncentráciu dopingu tak, že koncentrácia nosiča v doštičke je nastaviteľná medzi 3×1013~5×1019 /cm3. Nevýhodou je vysoký technický prah a nízky podiel na trhu. Keďže technológia rastu kryštálov SiC v kvapalnej fáze naďalej dozrieva, bude v budúcnosti vykazovať veľký potenciál v napredovaní celého odvetvia SiC a pravdepodobne bude novým prelomovým bodom v raste kryštálov SiC.
Čas odoslania: 16. apríla 2024