તેની શોધ થઈ ત્યારથી, સિલિકોન કાર્બાઇડે વ્યાપક ધ્યાન ખેંચ્યું છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ અડધા Si અણુઓ અને અડધા C અણુઓથી બનેલું છે, જે sp3 હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સ શેર કરતા ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓ દ્વારા સહસંયોજક બંધનો દ્વારા જોડાયેલા છે. તેના સિંગલ ક્રિસ્ટલના મૂળભૂત માળખાકીય એકમમાં, ચાર Si અણુઓ નિયમિત ટેટ્રાહેડ્રલ માળખામાં ગોઠવાયેલા છે, અને C અણુ નિયમિત ટેટ્રાહેડ્રનના કેન્દ્રમાં સ્થિત છે. તેનાથી વિપરીત, Si અણુને ટેટ્રાહેડ્રનનું કેન્દ્ર પણ ગણી શકાય, જેનાથી SiC4 અથવા CSi4 બને છે. ટેટ્રાહેડ્રલ માળખું. SiC માં સહસંયોજક બંધન ખૂબ જ આયનીય છે, અને સિલિકોન-કાર્બન બોન્ડ ઊર્જા ખૂબ ઊંચી છે, લગભગ 4.47eV. ઓછી સ્ટેકીંગ ફોલ્ટ ઊર્જાને કારણે, સિલિકોન કાર્બાઇડ સ્ફટિકો વૃદ્ધિ પ્રક્રિયા દરમિયાન સરળતાથી વિવિધ પોલીટાઇપ્સ બનાવે છે. 200 થી વધુ જાણીતા પોલીટાઇપ્સ છે, જેને ત્રણ મુખ્ય શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઘન, ષટ્કોણ અને ત્રિકોણીય.
હાલમાં, SiC સ્ફટિકોની મુખ્ય વૃદ્ધિ પદ્ધતિઓમાં ભૌતિક વરાળ પરિવહન પદ્ધતિ (PVT પદ્ધતિ), ઉચ્ચ તાપમાન રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (HTCVD પદ્ધતિ), પ્રવાહી તબક્કો પદ્ધતિ, વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંથી, PVT પદ્ધતિ વધુ પરિપક્વ અને ઔદ્યોગિક મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે વધુ યોગ્ય છે.
કહેવાતી PVT પદ્ધતિમાં ક્રુસિબલની ટોચ પર SiC બીજ સ્ફટિકો મૂકવાનો અને ક્રુસિબલના તળિયે કાચા માલ તરીકે SiC પાવડર મૂકવાનો ઉલ્લેખ છે. ઉચ્ચ તાપમાન અને નીચા દબાણના બંધ વાતાવરણમાં, SiC પાવડર તાપમાન ઢાળ અને સાંદ્રતા તફાવતની ક્રિયા હેઠળ સબલિમેટ થાય છે અને ઉપર તરફ ખસે છે. તેને બીજ સ્ફટિકની નજીક પરિવહન કરવાની અને પછી સુપરસેચ્યુરેટેડ સ્થિતિમાં પહોંચ્યા પછી તેને ફરીથી સ્ફટિકીકરણ કરવાની પદ્ધતિ. આ પદ્ધતિ SiC સ્ફટિક કદ અને ચોક્કસ સ્ફટિક સ્વરૂપોની નિયંત્રિત વૃદ્ધિ પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
જોકે, SiC સ્ફટિકો ઉગાડવા માટે PVT પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવા માટે લાંબા ગાળાની વૃદ્ધિ પ્રક્રિયા દરમિયાન હંમેશા યોગ્ય વૃદ્ધિ પરિસ્થિતિઓ જાળવી રાખવી જરૂરી છે, અન્યથા તે જાળીના વિકાર તરફ દોરી જશે, આમ સ્ફટિકની ગુણવત્તાને અસર કરશે. જોકે, SiC સ્ફટિકોનો વિકાસ બંધ જગ્યામાં પૂર્ણ થાય છે. અસરકારક દેખરેખ પદ્ધતિઓ ઓછી છે અને ઘણા ચલો છે, તેથી પ્રક્રિયા નિયંત્રણ મુશ્કેલ છે.
PVT પદ્ધતિ દ્વારા SiC સ્ફટિકો ઉગાડવાની પ્રક્રિયામાં, સ્ટેપ ફ્લો ગ્રોથ મોડ (સ્ટેપ ફ્લો ગ્રોથ) ને સિંગલ સ્ફટિક સ્વરૂપના સ્થિર વિકાસ માટે મુખ્ય પદ્ધતિ માનવામાં આવે છે.
બાષ્પીભવન પામેલા Si અણુઓ અને C અણુઓ પ્રાધાન્યરૂપે કિંક પોઈન્ટ પર સ્ફટિક સપાટીના અણુઓ સાથે જોડાશે, જ્યાં તેઓ ન્યુક્લિયેટ થશે અને વધશે, જેના કારણે દરેક પગલું સમાંતર રીતે આગળ વહેશે. જ્યારે સ્ફટિક સપાટી પરના પગલાની પહોળાઈ એડેટોમ્સના પ્રસરણ મુક્ત માર્ગ કરતાં ઘણી વધારે હોય છે, ત્યારે મોટી સંખ્યામાં એડેટોમ્સ એકઠા થઈ શકે છે, અને રચાયેલ દ્વિ-પરિમાણીય ટાપુ જેવી વૃદ્ધિ સ્થિતિ સ્ટેપ ફ્લો વૃદ્ધિ સ્થિતિનો નાશ કરશે, જેના પરિણામે 4H સ્ફટિક રચનાની માહિતી ખોવાઈ જશે, જેના પરિણામે બહુવિધ ખામીઓ થશે. તેથી, પ્રક્રિયા પરિમાણોના ગોઠવણથી સપાટીના પગલાની રચનાનું નિયંત્રણ પ્રાપ્ત કરવું જોઈએ, જેનાથી પોલીમોર્ફિક ખામીઓનું ઉત્પાદન દબાઈ જશે, એક જ સ્ફટિક સ્વરૂપ મેળવવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થશે અને અંતે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સ્ફટિકો તૈયાર થશે.
સૌથી પહેલા વિકસિત SiC સ્ફટિક વૃદ્ધિ પદ્ધતિ તરીકે, ભૌતિક વરાળ પરિવહન પદ્ધતિ હાલમાં SiC સ્ફટિકો ઉગાડવા માટે સૌથી મુખ્ય પ્રવાહની વૃદ્ધિ પદ્ધતિ છે. અન્ય પદ્ધતિઓની તુલનામાં, આ પદ્ધતિમાં વૃદ્ધિ સાધનો માટે ઓછી જરૂરિયાતો, સરળ વૃદ્ધિ પ્રક્રિયા, મજબૂત નિયંત્રણક્ષમતા, પ્રમાણમાં સંપૂર્ણ વિકાસ સંશોધન છે, અને તે પહેલાથી જ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન પ્રાપ્ત કરી ચૂકી છે. HTCVD પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે તે વાહક (n, p) અને ઉચ્ચ-શુદ્ધતા અર્ધ-ઇન્સ્યુલેટીંગ વેફર્સ ઉગાડી શકે છે, અને ડોપિંગ સાંદ્રતાને નિયંત્રિત કરી શકે છે જેથી વેફરમાં વાહક સાંદ્રતા 3×1013~5×1019/cm3 ની વચ્ચે ગોઠવી શકાય. ગેરફાયદા ઉચ્ચ તકનીકી થ્રેશોલ્ડ અને નીચો બજાર હિસ્સો છે. જેમ જેમ પ્રવાહી-તબક્કાની SiC સ્ફટિક વૃદ્ધિ તકનીક પરિપક્વ થતી રહે છે, તે ભવિષ્યમાં સમગ્ર SiC ઉદ્યોગને આગળ વધારવામાં મોટી સંભાવના બતાવશે અને SiC સ્ફટિક વૃદ્ધિમાં એક નવો પ્રગતિ બિંદુ બનવાની શક્યતા છે.
પોસ્ટ સમય: એપ્રિલ-૧૬-૨૦૨૪