Sama sa gipakita sa Fig. 3, adunay tulo ka dominanteng teknik nga nagtumong sa paghatag sa SiC single crystal og taas nga kalidad ug episyente: liquid phase epitaxy (LPE), physical vapor transport (PVT), ug high-temperature chemical vapor deposition (HTCVD). Ang PVT usa ka natukod na nga proseso sa paghimo og SiC single crystal, nga kaylap nga gigamit sa mga dagkong tiggama og wafer.
Apan, ang tanang tulo ka proseso paspas nga nag-uswag ug nag-innovate. Dili pa posible nga mahibal-an kung unsang proseso ang kaylap nga gamiton sa umaabot. Ilabi na, ang taas nga kalidad nga SiC single crystal nga gihimo pinaagi sa pagtubo sa solusyon sa usa ka dako nga rate gitaho sa bag-ohay nga mga tuig, ang pagtubo sa SiC bulk sa liquid phase nanginahanglan og mas ubos nga temperatura kaysa sa proseso sa sublimation o deposition, ug kini nagpakita sa kahusayan sa paghimo og P-type SiC substrates (Table 3) [33, 34].
Hulagway 3: Eskematiko sa tulo ka dominanteng teknik sa pagtubo sa single crystal nga SiC: (a) epitaxy sa hugna sa likido; (b) pisikal nga transportasyon sa alisngaw; (c) taas nga temperatura nga kemikal nga pagdeposito sa alisngaw
Talaan 3: Pagtandi sa LPE, PVT ug HTCVD para sa pagpatubo sa SiC single crystals [33, 34]
Ang pagtubo sa solusyon usa ka sumbanan nga teknolohiya alang sa pag-andam sa mga compound semiconductor [36]. Sukad sa dekada 1960, ang mga tigdukiduki misulay sa pagpalambo og kristal sa solusyon [37]. Kung mapalambo na ang teknolohiya, ang supersaturation sa growth surface mahimong makontrol pag-ayo, nga naghimo sa pamaagi sa solusyon nga usa ka maayong teknolohiya alang sa pagkuha og taas nga kalidad nga single crystal ingot.
Para sa pagtubo sa solusyon sa SiC single crystal, ang tinubdan sa Si naggikan sa puro kaayo nga Si melt samtang ang graphite crucible nagsilbi og duha ka gamit: heater ug tinubdan sa C solute. Ang SiC single crystals mas lagmit nga motubo ubos sa ideal nga stoichiometric ratio kung ang ratio sa C ug Si duol sa 1, nga nagpakita sa mas ubos nga defect density [28]. Bisan pa, sa atmospheric pressure, ang SiC walay gipakita nga melting point ug direktang madugta pinaagi sa vaporization sa temperatura nga molapas sa 2,000 °C. Ang SiC melts, sumala sa theoretical expectations, maporma lamang ubos sa grabe nga pressure nga makita gikan sa Si-C binary phase diagram (Fig. 4) nga makita sa temperature gradient ug solution system. Kon mas taas ang C sa Si melt gikan sa 1at.% ngadto sa 13at.%. Ang nagduso sa C supersaturation, mas paspas ang growth rate, samtang ang ubos nga C force sa pagtubo mao ang C supersaturation nga gidominar sa pressure nga 109 Pa ug temperatura nga labaw sa 3,200 °C. Ang supersaturation makamugna og hamis nga nawong [22, 36-38]. Sa temperatura tali sa 1,400 ug 2,800 °C, ang solubility sa C sa Si melt managlahi gikan sa 1at.% hangtod 13at.%. Ang nagduso nga kusog sa pagtubo mao ang C supersaturation nga gidominar sa temperature gradient ug solution system. Kon mas taas ang C supersaturation, mas paspas ang growth rate, samtang ang ubos nga C supersaturation makamugna og hamis nga nawong [22, 36-38].
Hulagway 4: Dayagram sa binary phase sa Si-C [40]
Ang pag-doping sa mga transition metal elements o rare-earth elements dili lang epektibong makapaubos sa temperatura sa pagtubo apan daw mao ra ang paagi aron mapaayo pag-ayo ang carbon solubility sa Si melt. Ang pagdugang sa mga transition group metals, sama sa Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], ug uban pa o rare earth metals, sama sa Ce [81], Y [82], Sc, ug uban pa sa Si melt nagtugot sa carbon solubility nga molapas sa 50at.% sa usa ka estado nga duol sa thermodynamic equilibrium. Dugang pa, ang teknik sa LPE paborable alang sa P-type doping sa SiC, nga makab-ot pinaagi sa pag-alloy sa Al ngadto sa
solvent [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Apan, ang paglakip sa Al mosangpot sa pagtaas sa resistivity sa P-type SiC single crystals [49, 56]. Gawas sa pagtubo sa N-type ubos sa nitrogen doping,
Ang pagtubo sa solusyon kasagaran mahitabo sa usa ka inert gas nga atmospera. Bisan kung ang helium (He) mas mahal kaysa argon, kini gipalabi sa daghang mga eskolar tungod sa mas ubos nga viscosity ug mas taas nga thermal conductivity (8 ka pilo sa argon) [85]. Ang rate sa migrasyon ug ang sulud sa Cr sa 4H-SiC parehas sa atmospera sa He ug Ar, napamatud-an nga ang pagtubo sa ilawom sa Here moresulta sa mas taas nga rate sa pagtubo kaysa sa pagtubo sa ilawom sa Ar tungod sa mas dako nga pagkawala sa kainit sa naghupot sa liso [68]. Ang He makababag sa pagporma sa mga haw-ang sa sulod sa mitubo nga kristal ug kusang nucleation sa solusyon, unya, usa ka hamis nga morphology sa nawong ang makuha [86].
Kini nga papel nagpaila sa pag-uswag, mga aplikasyon, ug mga kabtangan sa mga aparato sa SiC, ug ang tulo ka pangunang pamaagi sa pagpatubo sa SiC single crystal. Sa mosunod nga mga seksyon, gisusi ang kasamtangang mga teknik sa pagtubo sa solusyon ug ang katugbang nga mga hinungdanon nga parameter. Sa katapusan, usa ka panan-aw ang gisugyot nga naghisgot sa mga hagit ug umaabot nga mga trabaho bahin sa kadaghanon sa pagtubo sa SiC single crystals pinaagi sa pamaagi sa solusyon.
Oras sa pag-post: Hulyo-01-2024