আবিষ্কারের পর থেকেই সিলিকন কার্বাইড ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। সিলিকন কার্বাইড অর্ধেক Si পরমাণু এবং অর্ধেক C পরমাণু দ্বারা গঠিত, যা sp3 হাইব্রিড অরবিটাল ভাগ করে নেওয়া ইলেকট্রন জোড়ের মাধ্যমে সমযোজী বন্ধনে যুক্ত থাকে। এর একক স্ফটিকের মৌলিক গাঠনিক এককে, চারটি Si পরমাণু একটি নিয়মিত চতুস্তলীয় কাঠামোতে সজ্জিত থাকে এবং C পরমাণুটি নিয়মিত চতুস্তলকের কেন্দ্রে অবস্থিত থাকে। বিপরীতভাবে, Si পরমাণুটিকে চতুস্তলকের কেন্দ্র হিসাবেও বিবেচনা করা যেতে পারে, যার ফলে SiC4 বা CSi4 চতুস্তলীয় কাঠামো গঠিত হয়। SiC-তে সমযোজী বন্ধন অত্যন্ত আয়নিক, এবং সিলিকন-কার্বন বন্ধন শক্তি খুব বেশি, প্রায় 4.47eV। কম স্ট্যাকিং ফল্ট শক্তির কারণে, সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকগুলো বৃদ্ধির প্রক্রিয়ার সময় সহজেই বিভিন্ন পলিটাইপ গঠন করে। ২০০-র বেশি পরিচিত পলিটাইপ রয়েছে, যেগুলোকে তিনটি প্রধান শ্রেণীতে বিভক্ত করা যেতে পারে: কিউবিক, হেক্সাগোনাল এবং ট্রাইগোনাল।
বর্তমানে, SiC ক্রিস্টাল তৈরির প্রধান পদ্ধতিগুলোর মধ্যে রয়েছে ফিজিক্যাল ভেপার ট্রান্সপোর্ট মেথড (PVT পদ্ধতি), হাই টেম্পারেচার কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (HTCVD পদ্ধতি), লিকুইড ফেজ মেথড ইত্যাদি। এদের মধ্যে, PVT পদ্ধতিটি অধিক পরিপক্ক এবং শিল্পক্ষেত্রে ব্যাপক উৎপাদনের জন্য বেশি উপযুক্ত।
তথাকথিত পিভিটি (PVT) পদ্ধতি বলতে বোঝায় ক্রুসিবলের উপরে SiC বীজ স্ফটিক এবং নিচে কাঁচামাল হিসেবে SiC পাউডার স্থাপন করা। উচ্চ তাপমাত্রা ও নিম্নচাপের একটি বদ্ধ পরিবেশে, তাপমাত্রার তারতম্য এবং ঘনত্বের পার্থক্যের প্রভাবে SiC পাউডার ঊর্ধ্বপাতিত হয়ে উপরের দিকে উঠে আসে। এটি এমন একটি পদ্ধতি যা পাউডারটিকে বীজ স্ফটিকের কাছাকাছি নিয়ে যায় এবং অতি-সম্পৃক্ত অবস্থায় পৌঁছানোর পর সেটিকে পুনঃস্ফটিকীকরণ করে। এই পদ্ধতির মাধ্যমে SiC স্ফটিকের আকার এবং নির্দিষ্ট স্ফটিক রূপের নিয়ন্ত্রণযোগ্য বৃদ্ধি অর্জন করা যায়।
তবে, পিভিটি (PVT) পদ্ধতিতে SiC ক্রিস্টাল উৎপাদন করতে হলে দীর্ঘমেয়াদী বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার সময় সর্বদা উপযুক্ত বৃদ্ধির পরিস্থিতি বজায় রাখতে হয়, অন্যথায় ল্যাটিস বিশৃঙ্খলা দেখা দেয়, যা ক্রিস্টালের গুণমানকে প্রভাবিত করে। কিন্তু, SiC ক্রিস্টালের বৃদ্ধি একটি আবদ্ধ স্থানে সম্পন্ন হয়। কার্যকর পর্যবেক্ষণ পদ্ধতি কম এবং পরিবর্তনশীল বিষয় অনেক, তাই প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন।
PVT পদ্ধতিতে SiC ক্রিস্টাল বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায়, একক ক্রিস্টাল আকারের স্থিতিশীল বৃদ্ধির জন্য স্টেপ ফ্লো গ্রোথ মোডকে (Step Flow Growth) প্রধান কৌশল হিসেবে বিবেচনা করা হয়।
বাষ্পীভূত Si পরমাণু এবং C পরমাণুগুলো বাঁকের বিন্দুতে ক্রিস্টাল পৃষ্ঠের পরমাণুগুলোর সাথে অগ্রাধিকারমূলকভাবে বন্ধন তৈরি করে, যেখানে তারা নিউক্লিয়েশন ও বৃদ্ধি লাভ করে, যার ফলে প্রতিটি ধাপ সমান্তরালভাবে সামনের দিকে প্রবাহিত হয়। যখন ক্রিস্টাল পৃষ্ঠের ধাপের প্রস্থ অ্যাডাটমের ব্যাপন মুক্ত পথকে অনেক বেশি ছাড়িয়ে যায়, তখন বিপুল সংখ্যক অ্যাডাটম একত্রিত হতে পারে এবং গঠিত দ্বি-মাত্রিক দ্বীপের মতো বৃদ্ধির ধরণটি ধাপ প্রবাহ বৃদ্ধির ধরণকে নষ্ট করে দেয়, যার ফলে 4H ক্রিস্টাল কাঠামোর তথ্য হারিয়ে যায় এবং একাধিক ত্রুটি দেখা দেয়। অতএব, প্রসেস প্যারামিটারগুলোর সমন্বয়ের মাধ্যমে পৃষ্ঠের ধাপ কাঠামোকে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে, যার ফলে পলিমরফিক ত্রুটির সৃষ্টি দমন করা যায়, একক ক্রিস্টাল রূপ পাওয়ার উদ্দেশ্য অর্জন করা যায় এবং পরিশেষে উচ্চ-মানের ক্রিস্টাল প্রস্তুত করা যায়।
সর্বপ্রথম বিকশিত SiC ক্রিস্টাল বৃদ্ধির পদ্ধতি হিসেবে, ফিজিক্যাল ভেপার ট্রান্সপোর্ট (Physical Vapor Transport) পদ্ধতি বর্তমানে SiC ক্রিস্টাল উৎপাদনের জন্য সবচেয়ে প্রচলিত পদ্ধতি। অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায়, এই পদ্ধতিতে গ্রোথ ইকুইপমেন্টের প্রয়োজনীয়তা কম, গ্রোথ প্রক্রিয়া সহজ, নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা বেশি, তুলনামূলকভাবে পুঙ্খানুপুঙ্খ উন্নয়ন গবেষণা হয়েছে এবং এটি ইতোমধ্যেই শিল্পক্ষেত্রে প্রয়োগ লাভ করেছে। HTCVD পদ্ধতির সুবিধা হলো, এটি পরিবাহী (n, p) এবং উচ্চ-বিশুদ্ধ সেমি-ইনসুলেটিং ওয়েফার তৈরি করতে পারে এবং ডোপিং ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ করে ওয়েফারের ক্যারিয়ার ঘনত্ব 3×10¹³~5×10¹⁹/cm³ এর মধ্যে সমন্বয়যোগ্য করে তুলতে পারে। এর অসুবিধাগুলো হলো উচ্চ প্রযুক্তিগত প্রতিবন্ধকতা এবং কম বাজার অংশীদারিত্ব। তরল-দশা SiC ক্রিস্টাল গ্রোথ প্রযুক্তি পরিপক্ক হতে থাকলে, এটি ভবিষ্যতে সমগ্র SiC শিল্পকে এগিয়ে নিয়ে যাওয়ার ক্ষেত্রে ব্যাপক সম্ভাবনা দেখাবে এবং SiC ক্রিস্টাল গ্রোথের ক্ষেত্রে একটি নতুন যুগান্তকারী মুহূর্ত হয়ে ওঠার সম্ভাবনা রয়েছে।
পোস্ট করার সময়: ১৬ এপ্রিল, ২০২৪