E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 3, aia ʻekolu mau ʻano hana koʻikoʻi e manaʻo ana e hāʻawi i ka kristal hoʻokahi SiC me ke ʻano kiʻekiʻe a me ka pono: ka epitaxy pae wai (LPE), ka lawe ʻana i ka mahu kino (PVT), a me ka waiho ʻana o ka mahu kemika wela kiʻekiʻe (HTCVD). He hana paʻa ka PVT no ka hana ʻana i ka kristal hoʻokahi SiC, kahi i hoʻohana nui ʻia i nā mea hana wafer nui.
Eia nō naʻe, ke loli wikiwiki nei nā kaʻina hana ʻekolu a pau a ke hana hou nei. ʻAʻole hiki ke ʻike i ke kaʻina hana e hoʻohana nui ʻia i ka wā e hiki mai ana. ʻOi loa aku, ua hōʻike ʻia ka kristal hoʻokahi SiC kiʻekiʻe i hana ʻia e ka ulu ʻana o ka hopena ma kahi wikiwiki nui i nā makahiki i hala iho nei, ʻo ka ulu nui ʻana o SiC i ka pae wai e pono ai ka mahana haʻahaʻa ma mua o ke kaʻina hana sublimation a i ʻole ka waiho ʻana, a hōʻike ia i ka maikaʻi loa i ka hana ʻana i nā substrates SiC ʻano P (Papa 3) [33, 34].
Kiʻi 3: Kiʻikuhi o ʻekolu mau ʻano hana ulu kristal hoʻokahi SiC nui: (a) epitaxy pae wai; (b) ka lawe ʻana i ka mahu kino; (c) ka waiho ʻana o ka mahu kemika wela kiʻekiʻe
Papa 3: Hoʻohālikelike o LPE, PVT a me HTCVD no ka ulu ʻana o nā kristal SiC hoʻokahi [33, 34]
ʻO ka ulu ʻana o ka hopena he ʻenehana maʻamau no ka hoʻomākaukau ʻana i nā semiconductors hui [36]. Mai ka makahiki 1960, ua hoʻāʻo nā mea noiʻi e hoʻomohala i kahi kristal i loko o ka hopena [37]. Ke hoʻomohala ʻia ka ʻenehana, hiki ke hoʻomalu maikaʻi ʻia ka supersaturation o ka ʻili ulu, ka mea e hoʻolilo ai i ke ʻano hopena i ʻenehana hoʻohiki no ka loaʻa ʻana o nā ingots kristal hoʻokahi kiʻekiʻe.
No ka ulu ʻana o ka hopena o ka kristal hoʻokahi SiC, loaʻa ke kumu Si mai ka Si hoʻoheheʻe maʻemaʻe loa ʻoiai ʻo ka ipu graphite e lawelawe i nā kumu ʻelua: ka mea hoʻomehana a me ke kumu solute C. ʻOi aku ka nui o ka ulu ʻana o nā kristal hoʻokahi SiC ma lalo o ka ratio stoichiometric kūpono ke kokoke ka ratio o C a me Si i ka 1, e hōʻike ana i kahi haʻahaʻa haʻahaʻa [28]. Eia nō naʻe, ma ke kaomi lewa, ʻaʻole hōʻike ʻo SiC i kahi hoʻoheheʻe a hoʻopau pololei ʻia ma o ka vaporization ma nā mahana e ʻoi aku ana ma kahi o 2,000 °C. ʻO ka hoʻoheheʻe ʻana o SiC, e like me nā manaʻolana theoretical, hiki ke hoʻokumu ʻia ma lalo o ka koʻikoʻi e ʻike ʻia mai ka kiʻikuhi pae binary Si-C (Kiʻi 4) ma o ka gradient mahana a me ka ʻōnaehana hoʻonā. ʻO ke kiʻekiʻe o ka C i loko o ka Si hoʻoheheʻe ʻokoʻa mai 1at.% a i 13at.%. ʻO ka supersaturation C e hoʻokele ana, ʻoi aku ka wikiwiki o ka ulu ʻana, ʻoiai ʻo ka ikaika C haʻahaʻa o ka ulu ʻana ʻo ia ka supersaturation C i hoʻomalu ʻia i ke kaomi o 109 Pa a me nā mahana ma luna o 3,200 °C. Hiki iā ia ke hana i kahi ʻili laumania me ka supersaturation [22, 36-38]. I nā mahana ma waena o 1,400 a me 2,800 °C, ʻokoʻa ka solubility o C i loko o ka Si melt mai 1at.% a i 13at.%. ʻO ka ikaika hoʻokele o ka ulu ʻana, ʻo ia ka C supersaturation i hoʻomalu ʻia e ka gradient mahana a me ka ʻōnaehana hoʻonā. ʻO ke kiʻekiʻe o ka C supersaturation, ʻoi aku ka wikiwiki o ka ulu ʻana, ʻoiai ʻo ka C supersaturation haʻahaʻa e hana i kahi ʻili laumania [22, 36-38].
Kiʻi 4: Kiʻikuhi pae binary Si-C [40]
ʻO ka hoʻohui ʻana i nā metala hoʻololi a i ʻole nā mea honua laha ʻole, ʻaʻole ia e hoʻohaʻahaʻa wale i ka mahana ulu akā ʻo ia wale nō ke ala e hoʻomaikaʻi nui ai i ka solubility kalapona i loko o ka Si melt. ʻO ka hoʻohui ʻana i nā metala hui hoʻololi, e like me Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], etc. a i ʻole nā metala honua laha ʻole, e like me Ce [81], Y [82], Sc, etc. i ka Si melt e ʻae i ka solubility kalapona e ʻoi aku ma mua o 50at.% ma kahi mokuʻāina kokoke i ke kaulike thermodynamic. Eia kekahi, kūpono ke ʻano hana LPE no ka doping ʻano P o SiC, hiki ke hoʻokō ʻia ma ka hoʻohui ʻana iā Al i loko o ka
mea hoʻoheheʻe [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻohui ʻana o Al e alakaʻi i ka hoʻonui ʻana i ka resistivity o nā kristal hoʻokahi ʻano P SiC [49, 56]. Ma waho aʻe o ka ulu ʻana o ke ʻano N ma lalo o ka doping nitrogen,
Hoʻomau ka ulu ʻana o ka hopena i loko o kahi lewa kinoea inert. ʻOiai ʻoi aku ke kumukūʻai o ka helium (He) ma mua o ka argon, makemake nui ʻia e nā mea akamai he nui ma muli o kona viscosity haʻahaʻa a me ke alakaʻi wela kiʻekiʻe (8 mau manawa o ka argon) [85]. ʻO ka nui o ka neʻe ʻana a me ka ʻike Cr ma 4H-SiC ua like ia ma lalo o ka lewa He a me Ar, ua hōʻoia ʻia ʻo ka ulu ʻana ma lalo o Here hopena i kahi nui o ka ulu ʻana ma mua o ka ulu ʻana ma lalo o Ar ma muli o ka hoʻolaha wela nui ʻana o ka mea paʻa hua [68]. Hoʻopilikia ʻo ia i ka hoʻokumu ʻana o nā voids i loko o ke kristal i ulu ʻia a me ka nucleation spontaneous i loko o ka hopena, a laila, hiki ke loaʻa kahi morphology ʻili maʻemaʻe [86].
Ua hoʻolauna kēia pepa i ka hoʻomohala ʻana, nā noi, a me nā waiwai o nā mea hana SiC, a me nā ʻano hana nui ʻekolu no ka ulu ʻana i ka kristal hoʻokahi SiC. Ma nā ʻāpana aʻe, ua nānā hou ʻia nā ʻano hana ulu hoʻonā o kēia manawa a me nā palena koʻikoʻi e pili ana. ʻO ka mea hope loa, ua hāpai ʻia kahi hiʻohiʻona e kūkākūkā ana i nā pilikia a me nā hana e hiki mai ana e pili ana i ka ulu nui ʻana o nā kristal hoʻokahi SiC ma o ke ʻano hana hoʻonā.
Ka manawa hoʻouna: Iulai-01-2024