Mar a chithear ann am Figear 3, tha trì prìomh dhòighean ann a tha ag amas air criostal singilte SiC a thoirt seachad le càileachd agus èifeachdas àrd: epitaxy ìre leaghaidh (LPE), còmhdhail smùid corporra (PVT), agus tasgadh smùid ceimigeach aig teòthachd àrd (HTCVD). Tha PVT na phròiseas stèidhichte airson criostal singilte SiC a dhèanamh, a tha air a chleachdadh gu farsaing ann am prìomh luchd-saothrachaidh wafer.
Ach, tha na trì pròiseasan uile ag atharrachadh agus ag ùr-ghnàthachadh gu luath. Chan eil e comasach fhathast a ràdh dè am pròiseas a thèid a ghabhail os làimh gu farsaing san àm ri teachd. Gu sònraichte, chaidh aithris anns na bliadhnachan mu dheireadh air criostal singilte SiC àrd-inbhe air a thoirt gu buil le fàs fuasglaidh aig ìre mhath, feumaidh fàs mòr SiC anns an ìre leaghaidh teòthachd nas ìsle na an teòthachd a tha aig a’ phròiseas sublimation no tasgadh, agus tha e a’ sealltainn sàr-mhathas ann a bhith a’ dèanamh fo-stratan SiC seòrsa-P (Clàr 3) [33, 34].
Figear 3: Dealbh sgemataig de thrì dòighean fàis criostail singilte SiC as cumanta: (a) epitaxy ìre leaghaidh; (b) còmhdhail smùid corporra; (c) tasgadh smùid ceimigeach aig teòthachd àrd
Clàr 3: Coimeas eadar LPE, PVT agus HTCVD airson criostalan singilte SiC a fhàs [33, 34]
’S e fàs fuasglaidh teicneòlas àbhaisteach airson leth-sheoladairean co-thàthaichte ullachadh [36]. Bho na 1960an, tha luchd-rannsachaidh air feuchainn ri criostal ann am fuasgladh a leasachadh [37]. Cho luath ‘s a thèid an teicneòlas a leasachadh, faodar smachd math a chumail air cus-shàthachadh uachdar an fhàs, a tha a’ dèanamh an dòigh fuasglaidh na theicneòlas gealltanach airson ingotan criostail singilte àrd-inbhe fhaighinn.
Airson fàs fuasglaidh criostail shingilte SiC, tha stòr an Si a’ tighinn bho leaghadh Si fìor-ghlan agus tha dà adhbhar aig a’ chrioch grafait: teasadair agus stòr C solute. Tha criostalan singilte SiC nas dualtaiche fàs fo cho-mheas stoichiometric air leth nuair a tha co-mheas C agus Si faisg air 1, a’ nochdadh dùmhlachd locht nas ìsle [28]. Ach, aig cuideam àile, chan eil puing leaghaidh aig SiC agus bidh e a’ lobhadh gu dìreach tro ghalachadh aig teòthachd os cionn timcheall air 2,000 °C. A rèir dùilean teòiridheach, chan urrainnear leaghan SiC a chruthachadh ach fo chumhachd chruaidh, chithear bhon diagram ìre dà-chànanach Si-C (Figear 4) sin le claonadh teòthachd agus siostam fuasglaidh. Mar as àirde an C anns an leaghadh Si ag atharrachadh bho 1at.% gu 13at.%. Mar as motha de shàthachadh C a tha a’ stiùireadh, is ann as luaithe an ìre fàis, agus is e feachd C ìosal an fhàs an cus-shàthachadh C a tha air a stiùireadh le cuideam de 109 Pa agus teòthachd os cionn 3,200 °C. Faodaidh cus-shàthachadh uachdar rèidh a chruthachadh [22, 36-38]. Aig teòthachdan eadar 1,400 agus 2,800 °C, tha so-leaghadh C anns an leaghadh Si ag atharrachadh bho 1at.% gu 13at.%. Is e cus-shàthachadh C an fheachd dràibhidh air cùl an fhàs, agus tha e air a stiùireadh le claonadh teòthachd agus siostam fuasglaidh. Mar as àirde an cus-shàthachadh C, ’s ann as luaithe an ìre fàis, agus bidh cus-shàthachadh C ìosal a’ cruthachadh uachdar rèidh [22, 36-38].
Figear 4: Diagram ìre dà-chànanach Si-C [40]
Chan e a-mhàin gu bheil dopadh eileamaidean meatailt gluasaid no eileamaidean talmhainn tearc a’ lughdachadh teòthachd an fhàs gu h-èifeachdach ach tha e coltach gur e seo an aon dòigh air so-leòntachd gualain ann an leaghadh Si a leasachadh gu mòr. Le bhith a’ cur meatailtean buidhne gluasaid, leithid Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], msaa. no meatailtean talmhainn tearc, leithid Ce [81], Y [82], Sc, msaa. ris an leaghadh Si, tha so-leòntachd gualain nas àirde na 50at.% ann an staid faisg air cothromachadh teirmeadainimigeach. A bharrachd air an sin, tha an dòigh LPE fàbharach airson dopadh seòrsa-P de SiC, a ghabhas coileanadh le bhith a’ measgachadh Al a-steach don...
fuasglaiche [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Ach, bidh toirt a-steach Al ag adhbhrachadh àrdachadh ann an strì an aghaidh criostalan singilte SiC seòrsa-P [49, 56]. A bharrachd air fàs seòrsa-N fo dhopadh naitridein,
Mar as trice bidh fàs fuasglaidh a’ dol air adhart ann an àile gas neo-ghnìomhach. Ged a tha helium (He) nas daoire na argon, tha mòran sgoilearan ga fhàbharachadh air sgàth a shlaodachd nas ìsle agus a ghiùlan teirmeach nas àirde (8 uiread argon) [85]. Tha an ìre imrich agus susbaint Cr ann an 4H-SiC coltach ri chèile fo àile He agus Ar, tha e air a dhearbhadh gu bheil fàs fo Here a’ leantainn gu ìre fàis nas àirde na fàs fo Ar air sgàth sgaoileadh teas nas motha an t-sìl-ghlacadair [68]. Bidh He a’ cur bacadh air cruthachadh bheàrnan taobh a-staigh a’ chriostail fhàs agus niùclasachadh gun spionnadh anns an fhuasgladh, agus an uairsin, gheibhear morf-eòlas uachdar rèidh [86].
Thug am pàipear seo a-steach leasachadh, tagraidhean agus feartan innealan SiC, agus na trì prìomh dhòighean airson criostal singilte SiC fhàs. Anns na h-earrannan a leanas, chaidh ath-sgrùdadh a dhèanamh air na dòighean fàis fuasglaidh gnàthach agus na prìomh pharaimeatairean co-fhreagarrach. Mu dheireadh, chaidh sealladh a mholadh a dheasbad na dùbhlain agus obair san àm ri teachd a thaobh fàs mòr-chuid criostalan singilte SiC tro dhòigh fuasglaidh.
Àm puist: 1 Iuchar 2024