Kəşfindən bəri, silikon karbid geniş diqqəti cəlb etmişdir. Silikon karbid, sp3 hibrid orbitallarını paylaşan elektron cütləri vasitəsilə kovalent rabitə ilə birləşən yarım Si atomlarından və yarım C atomlarından ibarətdir. Tək kristalının əsas struktur vahidində dörd Si atomu müntəzəm tetraedr quruluşunda yerləşir və C atomu müntəzəm tetraedrin mərkəzində yerləşir. Əksinə, Si atomu da tetraedrin mərkəzi kimi qəbul edilə bilər və bununla da SiC4 və ya CSi4 əmələ gətirir. Tetraedr quruluşu. SiC-dəki kovalent rabitə yüksək ionludur və silikon-karbon rabitə enerjisi çox yüksəkdir, təxminən 4.47 eV. Aşağı yığılma qüsur enerjisinə görə, silikon karbid kristalları böyümə prosesi zamanı asanlıqla müxtəlif politiplər əmələ gətirir. Üç əsas kateqoriyaya bölünə bilən 200-dən çox məlum politip var: kub, altıbucaqlı və trigonal.
Hazırda SiC kristallarının əsas böyümə üsullarına Fiziki Buxar Nəqli Metodu (PVT metodu), Yüksək Temperaturlu Kimyəvi Buxar Çöktürülməsi (HTCVD metodu), Maye Faza Metodu və s. daxildir. Bunlar arasında PVT metodu daha yetkindir və sənaye kütləvi istehsalı üçün daha uyğundur.
Sözdə PVT metodu, SiC toxum kristallarının çuxurun üstünə qoyulmasını və SiC tozunun xammal kimi çuxurun altına qoyulmasını nəzərdə tutur. Yüksək temperatur və aşağı təzyiqli qapalı mühitdə SiC tozu sublimasiya edir və temperatur qradiyenti və konsentrasiya fərqinin təsiri altında yuxarıya doğru hərəkət edir. Bu üsul onu toxum kristalının ətrafına daşımaq və sonra həddindən artıq doymuş vəziyyətə çatdıqdan sonra yenidən kristallaşdırmaqdır. Bu üsul SiC kristal ölçüsünün və spesifik kristal formalarının idarəolunan böyüməsinə nail ola bilər.
Lakin, SiC kristallarının yetişdirilməsi üçün PVT metodundan istifadə etmək uzunmüddətli böyümə prosesi zamanı həmişə müvafiq böyümə şəraitinin qorunmasını tələb edir, əks halda bu, qəfəs pozğunluğuna səbəb olacaq və beləliklə, kristalın keyfiyyətinə təsir göstərəcək. Lakin, SiC kristallarının böyüməsi qapalı məkanda başa çatır. Effektiv monitorinq metodları az və bir çox dəyişən var, buna görə də prosesə nəzarət etmək çətindir.
SiC kristallarının PVT metodu ilə yetişdirilməsi prosesində, pilləli axın böyümə rejimi (Step Flow Growth) tək kristal formasının sabit böyüməsi üçün əsas mexanizm hesab olunur.
Buxarlanmış Si və C atomları əyilmə nöqtəsində kristal səth atomları ilə üstünlük təşkil edərək bağlanacaq və burada nüvələşəcək və böyüyəcək, bu da hər bir addımın paralel olaraq irəli axmasına səbəb olacaq. Kristal səthindəki addım eni adamatomların diffuziyasız yolundan çox keçdikdə, çox sayda adamatom toplana bilər və əmələ gələn ikiölçülü adaya bənzər böyümə rejimi addım axını böyümə rejimini məhv edəcək və nəticədə 4H kristal quruluş məlumatlarının itirilməsinə səbəb olacaq və nəticədə Çoxsaylı qüsurlar yaranacaq. Buna görə də, proses parametrlərinin tənzimlənməsi səth addım quruluşunun idarə olunmasına nail olmalı, bununla da polimorf qüsurların yaranmasının qarşısını almalı, tək kristal forması əldə etmək məqsədinə çatmalı və nəticədə yüksək keyfiyyətli kristallar hazırlamalıdır.
Ən erkən inkişaf etmiş SiC kristallarının böyümə metodu olaraq, fiziki buxar nəqli metodu hazırda SiC kristallarının yetişdirilməsi üçün ən geniş yayılmış böyümə metodudur. Digər metodlarla müqayisədə bu metodun böyümə avadanlığı üçün daha aşağı tələbləri, sadə böyümə prosesi, güclü idarəetmə qabiliyyəti, nisbətən hərtərəfli inkişaf tədqiqatları var və artıq sənaye tətbiqinə nail olub. HTCVD metodunun üstünlüyü ondadır ki, o, keçirici (n, p) və yüksək təmizlikli yarı izolyasiyaedici lövhələr yetişdirə bilir və lövhədəki daşıyıcı konsentrasiyasının 3×1013~5×1019/sm3 arasında tənzimlənməsi üçün aşqar konsentrasiyasını idarə edə bilir. Dezavantajları yüksək texniki hədd və aşağı bazar payıdır. Maye fazalı SiC kristallarının böyümə texnologiyası inkişaf etməyə davam etdikcə, gələcəkdə bütün SiC sənayesinin inkişafında böyük potensial göstərəcək və SiC kristallarının böyüməsində yeni bir irəliləyiş nöqtəsi ola bilər.
Yazı vaxtı: 16 aprel 2024