የሲሲ ሲሊንኮን ካርቦይድ ነጠላ ክሪስታል እድገት

ከተገኘበት ጊዜ ጀምሮ፣ የሲሊኮን ካርቦይድ ሰፊ ትኩረትን ስቧል። የሲሊኮን ካርቦይድ ከግማሽ ሲ አቶሞች እና ከግማሽ ሲ አቶሞች የተዋቀረ ሲሆን እነዚህም በኤሌክትሮን ጥንዶች በኩል በኮቫለንት ቦንዶች የተገናኙ ናቸው። በነጠላ ክሪስታል መሰረታዊ መዋቅራዊ አሃድ ውስጥ፣ አራት የሲ አቶሞች በመደበኛ ቴትራሄድራል መዋቅር ውስጥ የተደረደሩ ሲሆን የC አቶም በመደበኛ ቴትራሄድራል መሃል ላይ ይገኛል። በተቃራኒው፣ የሲ አቶም የቴትራሄድሮን ማዕከል ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል፣ በዚህም SiC4 ወይም CSi4 ይፈጥራል። ቴትራሄድራል መዋቅር። በSiC ውስጥ ያለው የኮቫለንት ቦንድ በጣም አዮኒክ ነው፣ እና የሲሊኮን-ካርቦን ቦንድ ኃይል በጣም ከፍተኛ ነው፣ ወደ 4.47eV አካባቢ። በዝቅተኛ የመደራረብ ስህተት ኃይል ምክንያት፣ የሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታሎች በእድገት ሂደት ውስጥ በቀላሉ የተለያዩ ፖሊታይፖችን ይፈጥራሉ። ከ200 በላይ የሚታወቁ ፖሊታይፖች አሉ፣ እነዚህም በሦስት ዋና ዋና ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ፡ ኩብ፣ ሄክሳጎናል እና ትሪያጎናል።

በአሁኑ ጊዜ የሲሲ ክሪስታሎች ዋና ዋና የእድገት ዘዴዎች የፊዚካል ትነት ትራንስፖርት ዘዴ (PVT ዘዴ)፣ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የኬሚካል ትነት ዲፖዚሽን (HTCVD ዘዴ)፣ የፈሳሽ ደረጃ ዘዴ፣ ወዘተ ይገኙበታል። ከእነዚህም መካከል የPVT ዘዴ የበለጠ የበሰለ እና ለኢንዱስትሪ የጅምላ ምርት የበለጠ ተስማሚ ነው።

የPVT ዘዴ የሚባለው የSiC የዘር ክሪስታሎችን በክሩሲብል አናት ላይ ማስቀመጥ እና የSiC ዱቄትን እንደ ጥሬ እቃ በክሩሲብል ግርጌ ላይ ማስቀመጥን ያመለክታል። በከፍተኛ ሙቀት እና ዝቅተኛ ግፊት በተዘጋ አካባቢ፣ የSiC ዱቄት በሙቀት ቅልመት እና በማጎሪያ ልዩነት ተጽዕኖ ስር ወደ ላይ ይንሳፈፋል እና ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል። ወደ ዘር ክሪስታል አካባቢ የማጓጓዝ እና ከዚያም ወደ ሱፐርሳቹሬትድ ሁኔታ ከደረሰ በኋላ እንደገና የማደስ ዘዴ ነው። ይህ ዘዴ የSiC ክሪስታል መጠን እና የተወሰኑ የክሪስታል ቅርጾችን መቆጣጠር የሚችል እድገት ሊያመጣ ይችላል።
ይሁን እንጂ የ PVT ዘዴን በመጠቀም የሲሲ ክሪስታሎችን ለማብቀል በረጅም ጊዜ የእድገት ሂደት ውስጥ ሁልጊዜ ተገቢ የሆኑ የእድገት ሁኔታዎችን መጠበቅ ያስፈልጋል፣ አለበለዚያ የላቲስ መዛባት ያስከትላል፣ በዚህም የክሪስታልን ጥራት ይጎዳል። ሆኖም ግን፣ የሲሲ ክሪስታሎች እድገት በተዘጋ ቦታ ይጠናቀቃል። ጥቂት ውጤታማ የክትትል ዘዴዎች እና ብዙ ተለዋዋጮች አሉ፣ ስለዚህ የሂደት ቁጥጥር አስቸጋሪ ነው።

በ PVT ዘዴ የ SiC ክሪስታሎችን በማደግ ሂደት ውስጥ፣ የደረጃ ፍሰት እድገት ሁነታ (Step Flow Growth) የአንድ ክሪስታል ቅርፅ የተረጋጋ እድገት ዋና ዘዴ እንደሆነ ይቆጠራል።
የተተኑ የSi አቶሞች እና የC አቶሞች በኪንክ ነጥብ ላይ ከክሪስታል ወለል አቶሞች ጋር በምርጫ ይጣመራሉ፣ እዚያም ኒውክሊየሽን እና እድገት ያደርጋሉ፣ ይህም እያንዳንዱ እርምጃ ወደፊት በትይዩ እንዲፈስ ያደርጋል። በክሪስታል ወለል ላይ ያለው የደረጃ ስፋት ከአዳቶም ስርጭት ነፃ መንገድ በጣም ሲበልጥ፣ ብዙ ቁጥር ያላቸው አዳቶም ሊዋሃዱ ይችላሉ፣ እና የተፈጠረው ባለ ሁለት ገጽታ ደሴት መሰል የእድገት ሁነታ የደረጃ ፍሰት እድገት ሁነታን ያጠፋል፣ ይህም የ4H ክሪስታል መዋቅር መረጃን ማጣት ያስከትላል፣ ይህም በርካታ ጉድለቶችን ያስከትላል። ስለዚህ፣ የሂደት መለኪያዎች ማስተካከያ የገጽታ ደረጃ መዋቅርን መቆጣጠር አለበት፣ በዚህም የፖሊሞርፊክ ጉድለቶችን ማመንጨትን መገደብ፣ አንድ ክሪስታል ቅርፅ የማግኘት ዓላማን ማሳካት እና በመጨረሻም ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ክሪስታሎች ማዘጋጀት አለበት።

እንደ መጀመሪያው የዳበረው ​​የSiC ክሪስታል የእድገት ዘዴ፣ የፊዚካል ትነት ትራንስፖርት ዘዴ በአሁኑ ጊዜ የSiC ክሪስታሎችን ለማልማት በጣም ዋና የእድገት ዘዴ ነው። ከሌሎች ዘዴዎች ጋር ሲነጻጸር፣ ይህ ዘዴ ለእድገት መሳሪያዎች ዝቅተኛ መስፈርቶች፣ ቀላል የእድገት ሂደት፣ ጠንካራ ቁጥጥር፣ በአንጻራዊነት ጥልቅ የልማት ምርምር እና አስቀድሞ የኢንዱስትሪ አተገባበርን አግኝቷል። የHTCVD ዘዴ ጥቅም ኮንዳክቲቭ (n፣ p) እና ከፍተኛ ንፁህ ከፊል-ኢንሱሌሽን ዋፈርዎችን ማሳደግ እና በዋፈር ውስጥ ያለው ተሸካሚ ክምችት በ3 × 1013 ~ 5 × 1019/cm3 መካከል ሊስተካከል የሚችል የዶፒንግ ክምችትን መቆጣጠር ይችላል። ጉዳቶቹ ከፍተኛ የቴክኒክ ገደብ እና ዝቅተኛ የገበያ ድርሻ ናቸው። የፈሳሽ ደረጃ SiC ክሪስታል እድገት ቴክኖሎጂ እያደገ ሲሄድ፣ ወደፊት መላውን የSiC ኢንዱስትሪ ለማሳደግ ትልቅ አቅም ያሳያል እና በSiC ክሪስታል እድገት ውስጥ አዲስ የእድገት ነጥብ ሊሆን ይችላል።