SiC సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల

కనుగొనబడినప్పటి నుండి, సిలికాన్ కార్బైడ్ విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించింది. సిలికాన్ కార్బైడ్ సగం Si పరమాణువులు మరియు సగం C పరమాణువులతో కూడి ఉంటుంది, ఇవి sp3 హైబ్రిడ్ కక్ష్యలను పంచుకునే ఎలక్ట్రాన్ జతల ద్వారా సమయోజనీయ బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. దాని సింగిల్ క్రిస్టల్ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణ యూనిట్‌లో, నాలుగు Si అణువులు సాధారణ టెట్రాహెడ్రల్ నిర్మాణంలో అమర్చబడి ఉంటాయి మరియు C అణువు సాధారణ టెట్రాహెడ్రాన్ మధ్యలో ఉంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, Si అణువును టెట్రాహెడ్రాన్ యొక్క కేంద్రంగా కూడా పరిగణించవచ్చు, తద్వారా SiC4 లేదా CSi4 ఏర్పడుతుంది. టెట్రాహెడ్రల్ నిర్మాణం. SiCలోని సమయోజనీయ బంధం అత్యంత అయానిక్, మరియు సిలికాన్-కార్బన్ బాండ్ శక్తి చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, దాదాపు 4.47eV. తక్కువ స్టాకింగ్ ఫాల్ట్ ఎనర్జీ కారణంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు వృద్ధి ప్రక్రియలో సులభంగా వివిధ పాలీటైప్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. 200 కంటే ఎక్కువ తెలిసిన పాలిటైప్‌లు ఉన్నాయి, వీటిని మూడు ప్రధాన వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: క్యూబిక్, షట్కోణ మరియు త్రిభుజం.

ప్రస్తుతం, SiC స్ఫటికాల యొక్క ప్రధాన వృద్ధి పద్ధతులు భౌతిక ఆవిరి రవాణా పద్ధతి (PVT పద్ధతి), అధిక ఉష్ణోగ్రత రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (HTCVD పద్ధతి), లిక్విడ్ ఫేజ్ పద్ధతి మొదలైనవి. వాటిలో, PVT పద్ధతి మరింత పరిణతి చెందినది మరియు పరిశ్రమలకు మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. భారీ ఉత్పత్తి. ,

పివిటి పద్ధతి అని పిలవబడేది క్రూసిబుల్ పైభాగంలో SiC సీడ్ స్ఫటికాలను ఉంచడం మరియు క్రూసిబుల్ దిగువన SiC పౌడర్‌ను ముడి పదార్థంగా ఉంచడం. అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు అల్ప పీడనం యొక్క సంవృత వాతావరణంలో, SiC పౌడర్ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత మరియు ఏకాగ్రత వ్యత్యాసం యొక్క చర్యలో సబ్లిమేట్ అవుతుంది మరియు పైకి కదులుతుంది. విత్తన స్ఫటికం సమీపంలోకి దానిని రవాణా చేసి, సూపర్‌సాచురేటెడ్ స్థితికి చేరుకున్న తర్వాత దానిని తిరిగి స్ఫటికీకరించే పద్ధతి. ఈ పద్ధతి SiC క్రిస్టల్ పరిమాణం మరియు నిర్దిష్ట క్రిస్టల్ రూపాల యొక్క నియంత్రించదగిన వృద్ధిని సాధించగలదు. ,
అయినప్పటికీ, SiC స్ఫటికాలను పెంచడానికి PVT పద్ధతిని ఉపయోగించడం వలన దీర్ఘకాలిక వృద్ధి ప్రక్రియలో ఎల్లప్పుడూ తగిన వృద్ధి పరిస్థితులను నిర్వహించడం అవసరం, లేకుంటే అది లాటిస్ రుగ్మతకు దారి తీస్తుంది, తద్వారా క్రిస్టల్ నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, SiC స్ఫటికాల పెరుగుదల క్లోజ్డ్ స్పేస్‌లో పూర్తవుతుంది. కొన్ని సమర్థవంతమైన పర్యవేక్షణ పద్ధతులు మరియు అనేక వేరియబుల్స్ ఉన్నాయి, కాబట్టి ప్రక్రియ నియంత్రణ కష్టం.

PVT పద్ధతి ద్వారా SiC స్ఫటికాలను పెంచే ప్రక్రియలో, స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్ మోడ్ (స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్) ఒకే క్రిస్టల్ రూపం యొక్క స్థిరమైన పెరుగుదలకు ప్రధాన యంత్రాంగంగా పరిగణించబడుతుంది.
ఆవిరైన Si పరమాణువులు మరియు C పరమాణువులు కింక్ పాయింట్ వద్ద క్రిస్టల్ ఉపరితల పరమాణువులతో ప్రాధాన్యంగా బంధించబడతాయి, అక్కడ అవి న్యూక్లియేట్ అవుతాయి మరియు పెరుగుతాయి, దీని వలన ప్రతి అడుగు సమాంతరంగా ముందుకు ప్రవహిస్తుంది. స్ఫటిక ఉపరితలంపై దశల వెడల్పు అడాటమ్‌ల వ్యాప్తి రహిత మార్గాన్ని మించిపోయినప్పుడు, పెద్ద సంఖ్యలో అడాటమ్‌లు సమీకరించవచ్చు మరియు ఏర్పడిన రెండు-డైమెన్షనల్ ద్వీపం-వంటి వృద్ధి విధానం స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్ మోడ్‌ను నాశనం చేస్తుంది, ఫలితంగా 4H కోల్పోతుంది. స్ఫటిక నిర్మాణ సమాచారం, ఫలితంగా బహుళ లోపాలు ఏర్పడతాయి. అందువల్ల, ప్రక్రియ పారామితుల సర్దుబాటు తప్పనిసరిగా ఉపరితల దశ నిర్మాణం యొక్క నియంత్రణను సాధించాలి, తద్వారా పాలిమార్ఫిక్ లోపాల ఉత్పత్తిని అణిచివేస్తుంది, ఒకే క్రిస్టల్ రూపాన్ని పొందే ఉద్దేశ్యాన్ని సాధించడం మరియు చివరికి అధిక-నాణ్యత స్ఫటికాలను సిద్ధం చేయడం.

ముందుగా అభివృద్ధి చేసిన SiC క్రిస్టల్ గ్రోత్ పద్ధతిగా, భౌతిక ఆవిరి రవాణా పద్ధతి ప్రస్తుతం SiC స్ఫటికాలను పెంచడానికి అత్యంత ప్రధాన స్రవంతి వృద్ధి పద్ధతి. ఇతర పద్ధతులతో పోలిస్తే, ఈ పద్ధతి వృద్ధి పరికరాలకు తక్కువ అవసరాలు, సాధారణ వృద్ధి ప్రక్రియ, బలమైన నియంత్రణ, సాపేక్షంగా సమగ్ర అభివృద్ధి పరిశోధన మరియు ఇప్పటికే పారిశ్రామిక అనువర్తనాన్ని సాధించింది. HTCVD పద్ధతి యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే ఇది వాహక (n, p) మరియు అధిక-స్వచ్ఛత కలిగిన సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ పొరలను పెంచగలదు మరియు డోపింగ్ ఏకాగ్రతను నియంత్రించగలదు, తద్వారా పొరలోని క్యారియర్ ఏకాగ్రత 3×1013~5×1019 మధ్య సర్దుబాటు చేయబడుతుంది. /సెం.3. ప్రతికూలతలు అధిక సాంకేతిక స్థాయి మరియు తక్కువ మార్కెట్ వాటా. లిక్విడ్-ఫేజ్ SiC క్రిస్టల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ పరిపక్వం చెందుతూనే ఉన్నందున, ఇది భవిష్యత్తులో మొత్తం SiC పరిశ్రమను అభివృద్ధి చేయడంలో గొప్ప సామర్థ్యాన్ని చూపుతుంది మరియు SiC క్రిస్టల్ వృద్ధిలో కొత్త పురోగతి పాయింట్‌గా ఉంటుంది.