Հայտնաբերումից ի վեր սիլիցիումի կարբիդը լայն ուշադրություն է գրավել: Սիլիցիումի կարբիդը կազմված է կես Si և կես C ատոմներից, որոնք միացված են կովալենտային կապերով՝ sp3 հիբրիդային օրբիտալներ կիսող էլեկտրոնային զույգերի միջոցով: Միաբյուրեղի հիմնական կառուցվածքային միավորում չորս Si ատոմները դասավորված են կանոնավոր քառանիստ կառուցվածքում, և C ատոմը գտնվում է կանոնավոր քառանիստի կենտրոնում: Եվ հակառակը, Si ատոմը կարող է նաև դիտարկվել որպես քառանիստի կենտրոն, այդպիսով ձևավորելով SiC4 կամ CSi4: Քառանիստ կառուցվածք: SiC-ում կովալենտային կապը բարձր իոնային է, իսկ սիլիցիում-ածխածնային կապի էներգիան շատ բարձր է՝ մոտ 4.47 էՎ: Ցածր կուտակման խզման էներգիայի պատճառով սիլիցիումի կարբիդի բյուրեղները հեշտությամբ ձևավորում են տարբեր պոլիտիպեր աճի գործընթացում: Հայտնի են ավելի քան 200 պոլիտիպեր, որոնք կարելի է բաժանել երեք հիմնական կատեգորիայի՝ խորանարդ, վեցանկյուն և եռանկյուն:
Ներկայումս SiC բյուրեղների աճեցման հիմնական մեթոդներն են՝ ֆիզիկական գոլորշու փոխադրման մեթոդը (PVT մեթոդ), բարձր ջերմաստիճանի քիմիական գոլորշու նստեցումը (HTCVD մեթոդ), հեղուկ փուլի մեթոդը և այլն: Դրանցից PVT մեթոդն ավելի հասուն է և ավելի հարմար արդյունաբերական զանգվածային արտադրության համար:
Այսպես կոչված PVT մեթոդը վերաբերում է SiC բյուրեղների տեղադրմանը հալոցքի վերևում, իսկ SiC փոշին որպես հումք՝ հալոցքի հատակին։ Բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ճնշման փակ միջավայրում SiC փոշին սուբլիմացվում է և շարժվում դեպի վեր՝ ջերմաստիճանի գրադիենտի և կոնցենտրացիաների տարբերության ազդեցության տակ։ Սա մեթոդ է, որի միջոցով այն տեղափոխվում է հալոցքի բյուրեղի մոտակայքում, ապա վերաբյուրեղացվում՝ գերհագեցած վիճակի հասնելուց հետո։ Այս մեթոդը կարող է ապահովել SiC բյուրեղի չափի և բյուրեղային ձևերի կառավարելի աճ։
Սակայն, SiC բյուրեղների աճեցման համար PVT մեթոդի կիրառումը պահանջում է միշտ պահպանել համապատասխան աճի պայմաններ երկարատև աճի գործընթացի ընթացքում, հակառակ դեպքում դա կհանգեցնի ցանցի անկարգության, այդպիսով ազդելով բյուրեղի որակի վրա: Այնուամենայնիվ, SiC բյուրեղների աճն ավարտվում է փակ տարածքում: Կան քիչ արդյունավետ մոնիթորինգի մեթոդներ և բազմաթիվ փոփոխականներ, ուստի գործընթացի վերահսկողությունը դժվար է:
SiC բյուրեղների PVT մեթոդով աճեցման գործընթացում քայլ առ քայլ աճի ռեժիմը (Step Flow Growth) համարվում է միաբյուրեղային ձևի կայուն աճի հիմնական մեխանիզմը։
Գոլորշիացված Si և C ատոմները նախընտրելիորեն կկապվեն բյուրեղային մակերեսի ատոմների հետ ծռման կետում, որտեղ դրանք կձևավորվեն և կաճեն, ինչը կհանգեցնի յուրաքանչյուր քայլի զուգահեռ առաջ հոսքի: Երբ բյուրեղային մակերեսի վրա քայլի լայնությունը զգալիորեն գերազանցում է ադատոմների դիֆուզիոն ազատ ուղին, ադատոմների մեծ քանակը կարող է ագլոմերացվել, և ձևավորված երկչափ կղզու նման աճի ռեժիմը կքանդի քայլային հոսքի աճի ռեժիմը, ինչը կհանգեցնի 4H բյուրեղային կառուցվածքի տեղեկատվության կորստի, ինչը կհանգեցնի բազմակի արատների: Հետևաբար, գործընթացի պարամետրերի կարգավորումը պետք է ապահովի մակերեսային քայլային կառուցվածքի վերահսկումը, այդպիսով կանխելով պոլիմորֆ արատների առաջացումը, հասնելով միաբյուրեղային ձև ստանալու նպատակին և, ի վերջո, պատրաստելով բարձրորակ բյուրեղներ:
Որպես SiC բյուրեղների աճեցման ամենավաղ մշակված մեթոդ, ֆիզիկական գոլորշու փոխադրման մեթոդը ներկայումս SiC բյուրեղների աճեցման ամենատարածված աճեցման մեթոդն է: Այլ մեթոդների համեմատ, այս մեթոդն ունի աճի սարքավորումների ավելի ցածր պահանջներ, պարզ աճի գործընթաց, ուժեղ կառավարելիություն, համեմատաբար մանրակրկիտ զարգացման հետազոտություններ և արդեն հասել է արդյունաբերական կիրառման: HTCVD մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն կարող է աճեցնել հաղորդիչ (n, p) և բարձր մաքրության կիսամեկուսիչ վաֆլիներ և կարող է կառավարել խառնուրդի կոնցենտրացիան այնպես, որ վաֆլիում կրողի կոնցենտրացիան կարգավորելի լինի 3×1013~5×1019/սմ3 սահմաններում: Թերությունները բարձր տեխնիկական շեմն ու ցածր շուկայական մասնաբաժինն են: Քանի որ հեղուկ փուլով SiC բյուրեղների աճեցման տեխնոլոգիան շարունակում է զարգանալ, այն ապագայում մեծ ներուժ կցուցաբերի SiC ամբողջ արդյունաբերության զարգացման գործում և, հավանաբար, կդառնա SiC բյուրեղների աճի նոր առաջընթաց:
Հրապարակման ժամանակը. Ապրիլի 16-2024