Ka ulu ʻana o ka SiC silicon carbide kristal hoʻokahi

Mai kona ʻike ʻia ʻana, ua huki ka silicon carbide i ka nānā nui ʻia. Hana ʻia ka silicon carbide me nā hapalua Si atoms a me ka hapalua C atoms, i hoʻopili ʻia e nā pilina covalent ma o nā hui electron e kaʻana like ana i nā orbitals hybrid sp3. Ma ka ʻāpana hoʻonohonoho kumu o kāna kristal hoʻokahi, ua hoʻonohonoho ʻia ʻehā mau atoms Si i loko o kahi ʻano tetrahedral maʻamau, a aia ka atom C ma ke kikowaena o ka tetrahedron maʻamau. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, hiki ke manaʻo ʻia ka atom Si ʻo ia ke kikowaena o ka tetrahedron, a laila e hana ana iā SiC4 a i ʻole CSi4. ʻAno Tetrahedral. He ionic kiʻekiʻe ka pilina covalent ma SiC, a kiʻekiʻe loa ka ikehu pilina silicon-carbon, ma kahi o 4.47eV. Ma muli o ka ikehu hewa stacking haʻahaʻa, hana maʻalahi nā kristal silicon carbide i nā polytypes like ʻole i ka wā o ke kaʻina hana ulu. Aia ma mua o 200 mau polytypes i ʻike ʻia, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia i ʻekolu mau māhele nui: cubic, hexagonal a me trigonal.

I kēia manawa, ʻo nā ʻano ulu nui o nā kristal SiC e komo pū ana me ke ʻano halihali mahu kino (ʻano PVT), ka hoʻokaʻawale mahu kemika kiʻekiʻe (ʻano HTCVD), ke ʻano hana pae wai, a pēlā aku. I waena o lākou, ʻoi aku ka oʻo o ke ʻano PVT a ʻoi aku ka kūpono no ka hana nui ʻana o ka ʻoihana.

ʻO ke ʻano i kapa ʻia ʻo PVT e pili ana i ke kau ʻana i nā kristal hua SiC ma luna o ke kapuahi, a me ke kau ʻana i ka pauka SiC ma ke ʻano he mea maka ma lalo o ke kapuahi. I loko o kahi ʻano pani o ka mahana kiʻekiʻe a me ke kaomi haʻahaʻa, hoʻohaʻahaʻa ka pauka SiC a neʻe i luna ma lalo o ka hana o ka gradient mahana a me ka ʻokoʻa o ka noʻonoʻo. He ʻano hana no ka lawe ʻana iā ia i kahi kokoke i ke kristal hua a laila e hoʻāla hou iā ia ma hope o ka hiki ʻana i kahi kūlana supersaturated. Hiki i kēia ʻano hana ke hoʻokō i ka ulu ʻana o ka nui o ke kristal SiC a me nā ʻano kristal kikoʻī.
Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻohana ʻana i ke ʻano PVT e ulu ai nā kristal SiC e pono ai ka mālama mau ʻana i nā kūlana ulu kūpono i ka wā o ke kaʻina ulu lōʻihi, inā ʻaʻole e alakaʻi ia i ka maʻi lattice, a laila e hoʻopilikia ana i ka maikaʻi o ke kristal. Eia nō naʻe, ua hoʻopau ʻia ka ulu ʻana o nā kristal SiC i kahi pani. He kakaikahi nā ʻano nānā pono a he nui nā loli, no laila he paʻakikī ke kāohi ʻana i ke kaʻina hana.

I ke kaʻina hana o ka ulu ʻana o nā kristal SiC e ke ʻano PVT, ua manaʻo ʻia ke ʻano ulu ʻana o ke kahe ʻanuʻu (Step Flow Growth) ʻo ia ke ʻano nui no ka ulu paʻa ʻana o kahi ʻano kristal hoʻokahi.
ʻO nā ʻātoma Si i mahu ʻia a me nā ʻātoma C e makemake nui e hoʻopili me nā ʻātoma ʻili kristal ma kahi kink, kahi e hoʻopili ai lākou a ulu, e hoʻoulu ai i kēlā me kēia ʻanuʻu e kahe i mua ma ke ʻano like. Ke ʻoi aku ka laulā o ke ʻanuʻu ma ka ʻili kristal ma mua o ke ala manuahi o nā adatoms, hiki i ka nui o nā adatoms ke hōʻuluʻulu, a ʻo ke ʻano ulu ʻelua-dimensional i hoʻokumu ʻia e hoʻopau i ke ʻano ulu kahe ʻanuʻu, e hopena ana i ka nalowale ʻana o ka ʻike hoʻonohonoho kristal 4H, e hopena ana i nā hemahema he nui. No laila, pono ka hoʻoponopono ʻana o nā palena hana e hoʻokō i ka kaohi o ke ʻano ʻanuʻu o ka ʻili, no laila e kāohi ana i ka hana ʻana o nā hemahema polymorphic, e hoʻokō ana i ke kumu o ka loaʻa ʻana o kahi ʻano kristal hoʻokahi, a i ka hopena e hoʻomākaukau i nā kristal kiʻekiʻe.

ʻOiai ke ʻano o ka ulu ʻana o ke kristal SiC mua loa i hoʻomohala ʻia, ʻo ke ʻano o ka lawe ʻana i ka mahu kino ke ʻano ulu nui loa no ka ulu ʻana i nā kristal SiC. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā ʻano hana ʻē aʻe, ʻoi aku ka haʻahaʻa o nā koi o kēia ʻano hana no nā lako ulu, kahi hana ulu maʻalahi, ka mana ikaika, ka noiʻi hoʻomohala piha, a ua hoʻokō mua i ka noi ʻoihana. ʻO ka pōmaikaʻi o ke ʻano HTCVD hiki iā ia ke ulu i nā wafers semi-insulating conductive (n, p) a me nā wafers semi-insulating maʻemaʻe kiʻekiʻe, a hiki ke kaohi i ka nui o ka doping i hiki ke hoʻololi ʻia ka nui o ka mea lawe i loko o ka wafer ma waena o 3 × 1013 ~ 5 × 1019 / cm3. ʻO nā hemahema he paepae loea kiʻekiʻe a me ka haʻahaʻa o ka māhele mākeke. Ke hoʻomau nei ka ʻenehana ulu kristal SiC wai-phase i ka oʻo ʻana, e hōʻike ana i ka hiki ke hoʻolaha i ka ʻoihana SiC holoʻokoʻa i ka wā e hiki mai ana a he wahi holomua hou paha ia i ka ulu ʻana o ke kristal SiC.