Kremniy karbid kashf etilganidan beri keng e'tiborni tortdi. Silikon karbid yarim Si atomlari va yarim C atomlaridan iborat bo'lib, ular sp3 gibrid orbitallarini taqsimlovchi elektron juftlari orqali kovalent aloqalar bilan bog'lanadi. Uning monokristalining asosiy struktura birligida to'rtta Si atomi muntazam tetraedr tuzilishda joylashgan va C atomi muntazam tetraedrning markazida joylashgan. Aksincha, Si atomini tetraedrning markazi sifatida ham ko'rish mumkin va shu bilan SiC4 yoki CSi4 ni hosil qiladi. Tetraedral tuzilishi. SiC dagi kovalent bog'lanish yuqori ionli, kremniy-uglerod bog'lanish energiyasi esa juda yuqori, taxminan 4,47eV. Kam stacking nosozlik energiyasi tufayli kremniy karbid kristallari o'sish jarayonida osongina turli xil politiplarni hosil qiladi. 200 dan ortiq politiplar ma'lum bo'lib, ularni uchta asosiy toifaga bo'lish mumkin: kubik, olti burchakli va trigonal.
Hozirgi vaqtda SiC kristallarining asosiy o'sish usullari orasida jismoniy bug 'tashuvi usuli (PVT usuli), yuqori haroratli kimyoviy bug'larni cho'ktirish (HTCVD usuli), suyuqlik fazasi usuli va boshqalar kiradi. Ular orasida PVT usuli yanada etukroq va sanoat uchun ko'proq mos keladi. ommaviy ishlab chiqarish. .
PVT deb ataladigan usul SiC urug 'kristallarini tigelning yuqori qismiga qo'yish va SiC kukunini tigelning pastki qismiga xom ashyo sifatida joylashtirishni anglatadi. Yuqori harorat va past bosimli yopiq muhitda SiC kukuni harorat gradienti va konsentratsiyalar farqi ta'sirida sublimatsiyalanadi va yuqoriga qarab harakatlanadi. Uni urug 'kristalining yaqiniga olib o'tish va keyin o'ta to'yingan holatga kelganidan keyin uni qayta kristallash usuli. Ushbu usul SiC kristalining o'lchamlari va o'ziga xos kristall shakllarining boshqariladigan o'sishiga erishishi mumkin. .
Biroq, SiC kristallarini etishtirish uchun PVT usulidan foydalanish uzoq muddatli o'sish jarayonida doimo mos o'sish sharoitlarini saqlab turishni talab qiladi, aks holda bu panjara buzilishiga olib keladi va shu bilan kristalning sifatiga ta'sir qiladi. Biroq, SiC kristallarining o'sishi yopiq fazoda yakunlanadi. Bir nechta samarali monitoring usullari va ko'plab o'zgaruvchilar mavjud, shuning uchun jarayonni boshqarish qiyin.
SiC kristallarini PVT usuli bilan o'stirish jarayonida bosqichli oqim o'sishi rejimi (Step Flow Growth) yagona kristall shaklining barqaror o'sishining asosiy mexanizmi hisoblanadi.
Bug'langan Si atomlari va C atomlari burilish nuqtasida kristall sirt atomlari bilan afzal bog'lanadi, bu erda ular yadrolanadi va o'sadi, bu esa har bir qadam parallel ravishda oldinga siljishiga olib keladi. Kristal yuzasida qadam kengligi adatomlarning diffuziyasiz yo'lidan ancha oshib ketganda, ko'p sonli adatomlar aglomeratsiyalanishi mumkin va hosil bo'lgan ikki o'lchovli orolga o'xshash o'sish rejimi qadam oqimining o'sish rejimini yo'q qiladi, natijada 4H yo'qoladi. kristall tuzilish ma'lumotlari, natijada bir nechta nuqsonlar. Shuning uchun jarayon parametrlarini sozlash sirt pog'onasi strukturasini boshqarishga erishish, shu bilan polimorf nuqsonlarning paydo bo'lishini bostirish, yagona kristalli shaklni olish maqsadiga erishish va oxir-oqibat yuqori sifatli kristallarni tayyorlash kerak.
Eng qadimgi ishlab chiqilgan SiC kristallarini o'stirish usuli sifatida, jismoniy bug 'tashuvi usuli hozirda SiC kristallarini etishtirish uchun eng asosiy o'sish usuli hisoblanadi. Boshqa usullar bilan solishtirganda, bu usul o'sish uskunalari uchun past talablarga ega, oddiy o'sish jarayoni, kuchli nazorat qilish qobiliyati, nisbatan chuqur rivojlanish tadqiqotlari va allaqachon sanoatda qo'llanilishiga erishdi. HTCVD usulining afzalligi shundaki, u o'tkazuvchan (n, p) va yuqori toza yarim izolyatsion gofretlarni o'stira oladi va doping kontsentratsiyasini nazorat qila oladi, shunda gofretdagi tashuvchi kontsentratsiyasi 3 × 1013 ~ 5 × 1019 oralig'ida sozlanishi mumkin. /sm3. Kamchiliklari yuqori texnik chegara va past bozor ulushidir. Suyuq fazali SiC kristalli o'sishi texnologiyasi etuklikda davom etar ekan, u kelajakda butun SiC sanoatini rivojlantirishda katta potentsialni namoyon qiladi va SiC kristalining o'sishida yangi yutuq nuqtasi bo'lishi mumkin.
Yuborilgan vaqt: 2024 yil 16 aprel