Методът PVT, чието пълно наименование е Физическо транспортиране на пари, е често срещан метод за отглеждане на силициев карбид (SiC)кристали под висока температура и високо налягане. Основният му принцип е да нагрява прах от силициев карбид до сублимация при температура над 2300℃ и в среда с ниско налягане, близка до вакуум, образувайки реакционен газ, съдържащ газообразни компоненти като Si, Si2C и SiC2. Поради различните парциални налягания в газовата фаза на компонентите Si и C, образувани от реакцията на сублимация в твърда фаза, стехиометричното съотношение Si/C варира в зависимост от разпределението на топлинното поле. Следователно е необходимо да се контролира разпределението и транспорта на компонентите в газовата фаза, за да се гарантира, че те достигат специфичните позиции на кристализация в растежната камера.
За да се предотврати образуването на поликристален силициев карбид в резултат на нарушена газова фаза, в горната част на растежната камера се поставят зародишни кристали от силициев карбид. Под действието на газово-фазното пренасищане, газово-фазните компоненти ще се отложат върху повърхността на зародишния кристал, за да образуват монокристали от силициев карбид. Целият реакционен процес протича в затворена растежна камера, където всички параметри на реакционната система са свързани помежду си. Всяко колебание в условията на растеж ще повлияе на стабилността на растежа на монокристалите.
Освен това, различните плътно опаковани структури на монокристалите от силициев карбид по отношение на тяхната кристална ориентация водят до различни методи за атомно свързване и свързване, като по този начин се образуват повече от 200 кристални форми на изомери на силициев карбид. Бариерата за преобразуване на енергията между различните кристални форми е изключително ниска, така че е много вероятно да възникне трансформация на кристалната форма в PVT системата за растеж на монокристали, което води до неподредени целеви кристални форми и различни дефекти на кристализацията. Следователно е необходимо да се използва специално оборудване за проверка, за да се открие кристалната форма и различни дефекти на кристалния слитък.
Процесът на приготвяне на силициев карбид има изключително високи изисквания, които се проявяват главно в следните аспекти:
- В процеса на синтез на силициев карбид на прах има много примеси от околната среда, което затруднява получаването на прах с висока чистота. Непълната реакция между силициевия прах и въглеродния прах като източник на реакцията е склонна да причини дисбаланс в съотношението Si/C. Кристалната форма и размерът на частиците на силициевия карбид на прах след синтеза са трудни за контролиране.
- При условия на висока температура над 2300℃ и близки до вакуум, силициевият карбид претърпява процес на трансформация „твърдо-газообразно-твърдо“ състояние и рекристализация в затворена графитна камера. Този процес има дълъг цикъл на растеж, труден е за контролиране и е склонен към дефекти като микротубули и включвания.
- Силициевият карбид включва над 200 различни кристални форми, но производството обикновено изисква само една кристална форма. По време на процеса на растеж е склонна към трансформация на кристалната форма, което води до многотипни дефекти на включванията. По време на процеса на приготвяне е трудно стабилно да се контролира една специфична кристална форма, а бариерата за преобразуване на енергията между различните кристални форми е изключително ниска, което увеличава трудността на контрола. Контролът на параметрите и свързаните с тях изследвания през този период изискват огромни разходи за научноизследователска и развойна дейност, което е и една от причините за високата цена на съвместимия силициев карбид.
Време на публикуване: 03 юли 2025 г.