Dapoi a so scuperta, u carburu di siliciu hà attiratu una larga attenzione. U carburu di siliciu hè cumpostu da metà atomi di Si è metà atomi di C, chì sò cunnessi da ligami covalenti per mezu di coppie di elettroni chì spartenu orbitali ibridi sp3. In l'unità strutturale basica di u so cristallu unicu, quattru atomi di Si sò disposti in una struttura tetraedrica regulare, è l'atomu di C hè situatu à u centru di u tetraedru regulare. À u cuntrariu, l'atomu di Si pò ancu esse cunsideratu cum'è u centru di u tetraedru, furmendu cusì SiC4 o CSi4. Struttura tetraedrica. U ligame covalente in SiC hè altamente ionicu, è l'energia di ligame siliciu-carboniu hè assai alta, circa 4,47 eV. A causa di a bassa energia di falla di impilamentu, i cristalli di carburu di siliciu formanu facilmente vari politipi durante u prucessu di crescita. Ci sò più di 200 politipi cunnisciuti, chì ponu esse divisi in trè categurie principali: cubicu, esagonale è trigonale.
Attualmente, i principali metudi di crescita di cristalli di SiC includenu u metudu di trasportu fisicu di vapore (metodu PVT), a deposizione chimica di vapore à alta temperatura (metodu HTCVD), u metudu di fase liquida, ecc. Frà questi, u metudu PVT hè più maturu è più adattatu per a pruduzzione di massa industriale.
U metudu PVT si riferisce à mette i cristalli di sementi di SiC in cima à u crucible, è à mette a polvere di SiC cum'è materia prima in fondu à u crucible. In un ambiente chjusu à alta temperatura è bassa pressione, a polvere di SiC si sublima è si move versu l'altu sottu l'azione di u gradiente di temperatura è di a differenza di cuncentrazione. Un metudu di trasportu in a vicinanza di u cristallu di sementi è poi di ricristallizazione dopu avè righjuntu un statu supersaturatu. Stu metudu pò ottene una crescita cuntrollabile di a dimensione di u cristallu di SiC è di forme cristalline specifiche.
Tuttavia, l'usu di u metudu PVT per cultivà cristalli di SiC richiede di mantene sempre e cundizioni di crescita adatte durante u prucessu di crescita à longu andà, altrimenti porterà à un disordine di u reticolo, affettendu cusì a qualità di u cristallu. Tuttavia, a crescita di i cristalli di SiC hè cumpletata in un spaziu chjusu. Ci sò pochi metudi di monitoraghju efficaci è parechje variabili, dunque u cuntrollu di u prucessu hè difficiule.
In u prucessu di crescita di cristalli di SiC per mezu di u metudu PVT, u modu di crescita di flussu à passi (Step Flow Growth) hè cunsideratu cum'è u mecanismu principale per a crescita stabile di una forma di cristallu unicu.
L'atomi di Si è l'atomi di C vaporizzati si ligheranu preferenzialmente cù l'atomi di a superficia di u cristallu à u puntu di piega, induve si nucleeranu è cresceranu, pruvucendu chì ogni passu scorri in avanti in parallelu. Quandu a larghezza di u passu nantu à a superficia di u cristallu supera di gran lunga u percorsu liberu di diffusione di l'adatomi, un gran numeru di adatomi pò agglomerassi, è u modu di crescita bidimensionale simile à un'isula furmata distruggerà u modu di crescita di u flussu di passi, risultendu in a perdita di l'infurmazioni di a struttura cristallina 4H, risultendu in difetti multipli. Dunque, l'aghjustamentu di i parametri di u prucessu deve ottene u cuntrollu di a struttura di i passi di a superficia, supprimendu cusì a generazione di difetti polimorfichi, ottenendu u scopu di ottene una forma di cristallu unicu, è infine preparendu cristalli di alta qualità.
Essendu u metudu di crescita di cristalli SiC sviluppatu in u primu locu, u metudu di trasportu fisicu di vapore hè attualmente u metudu di crescita u più diffusu per a crescita di cristalli SiC. In paragone cù altri metudi, questu metudu hà esigenze più basse per l'equipaggiu di crescita, un prucessu di crescita simplice, una forte cuntrollabilità, una ricerca di sviluppu relativamente approfondita, è hà digià ottenutu un'applicazione industriale. U vantaghju di u metudu HTCVD hè chì pò cultivà wafer semi-isolanti conduttivi (n, p) è di alta purezza, è pò cuntrullà a cuncentrazione di doping in modu chì a cuncentrazione di u purtatore in u wafer sia regulabile trà 3 × 1013 ~ 5 × 1019 / cm3. I svantaghji sò una soglia tecnica elevata è una bassa quota di mercatu. Mentre a tecnulugia di crescita di cristalli SiC in fase liquida cuntinueghja à maturà, mostrerà un grande putenziale per avanzà tutta l'industria SiC in u futuru è hè prubabile chì sia un novu puntu di svolta in a crescita di cristalli SiC.
Data di publicazione: 16 d'aprile 2024