Frá uppgötvun kísillkarbíðs hefur það vakið mikla athygli. Kísillkarbíð er samsett úr helmingi Si atóma og helmingi C atóma, sem tengjast með samgildum tengjum í gegnum rafeindapör sem deila sp3 blendingsbrautum. Í grunnbyggingareiningu einkristallsins eru fjögur Si atóm raðað í reglulega fjórflötungsbyggingu, og C atómið er staðsett í miðju reglulega fjórflötungsins. Aftur á móti má einnig líta á Si atómið sem miðju fjórflötungsins og mynda þannig SiC4 eða CSi4. Fjórflötungsbygging. Samgilda tengið í SiC er mjög jónískt og orka kísill-kolefnis tengisins er mjög há, um 4,47 eV. Vegna lágri staflunarorku mynda kísillkarbíðkristallar auðveldlega ýmsar fjölgerðir meðan á vaxtarferlinu stendur. Það eru meira en 200 þekktar fjölgerðir, sem má skipta í þrjá meginflokka: teningslaga, sexhyrnda og þríhyrnda.
Helstu aðferðir við vöxt SiC-kristalla eru nú meðal annars PVT-aðferðin (Physical Gufu Transport Method), High Temperature Chemical Gufu Deposition (HTCVD) og fljótandi fasaaðferðin. Meðal þeirra er PVT-aðferðin þroskuð og hentugri fyrir iðnaðarframleiðslu í fjölda.
Svokölluð PVT aðferð vísar til þess að setja SiC frækristalla efst á deigluna og setja SiC duft sem hráefni neðst á hana. Í lokuðu umhverfi með háum hita og lágum þrýstingi sublimerar SiC duftið og færist upp á við undir áhrifum hitastigshalla og styrkmismunar. Aðferð til að flytja það að nágrenni frækristallsins og endurkristölla það síðan eftir að það hefur náð yfirmettuðu ástandi. Þessi aðferð getur náð stjórnanlegum vexti á SiC kristallastærð og sérstökum kristallaformum.
Hins vegar krefst notkun PVT aðferðarinnar til að rækta SiC kristalla þess að viðhalda viðeigandi vaxtarskilyrðum á langtímavaxtarferlinu, annars leiðir það til röskunar á grindinni sem hefur áhrif á gæði kristallanna. Hins vegar fer vöxtur SiC kristalla fram í lokuðu rými. Fáar árangursríkar eftirlitsaðferðir eru til staðar og margar breytur, þannig að stjórnun ferlisins er erfið.
Í ferlinu við ræktun SiC-kristalla með PVT-aðferðinni er stigvaxandi vaxtarháttur (Step Flow Growth) talinn vera aðalferillinn fyrir stöðugan vöxt einkristallaforms.
Uppgufuðu Si-atómin og C-atómin munu helst tengjast atómum á kristallyfirborði við kinkpunktinn, þar sem þau munu kjarnast og vaxa, sem veldur því að hvert skref flæðir áfram samsíða. Þegar skrefbreidd á kristallyfirborðinu er langt umfram dreifingarfría leið aðagatatóma, getur fjöldi aðagatatóma safnast fyrir og myndun tvívíðrar eyjalíkrar vaxtarháttar mun eyðileggja skrefflæðisvaxtarháttinn, sem leiðir til taps á upplýsingum um 4H kristalbyggingu og margra galla. Þess vegna verður aðlögun ferlisbreytanna að ná stjórn á yfirborðsskrefabyggingu og þannig bæla niður myndun fjölbrigða galla, ná þeim tilgangi að fá einkristallaform og að lokum framleiða hágæða kristalla.
Sem elsta þróaða aðferðin til vaxtar SiC-kristalla er gufuflutningsaðferðin nú algengasta vaxtaraðferðin fyrir SiC-kristalla. Í samanburði við aðrar aðferðir hefur þessi aðferð minni kröfur um vaxtarbúnað, einfalt vaxtarferli, sterka stjórnhæfni, tiltölulega ítarlegar þróunarrannsóknir og hefur þegar náð iðnaðarnotkun. Kosturinn við HTCVD aðferðina er að hún getur ræktað leiðandi (n, p) og hágæða hálfeinangrandi skífur og getur stjórnað lyfjastyrk þannig að burðarefnisstyrkurinn í skífunni sé stillanlegur á milli 3 × 1013 ~ 5 × 1019 / cm3. Ókostirnir eru hár tæknilegur þröskuldur og lág markaðshlutdeild. Þar sem fljótandi fasa SiC kristalla vaxtartækni heldur áfram að þroskast mun hún sýna mikla möguleika í að efla alla SiC iðnaðinn í framtíðinni og er líkleg til að vera nýtt byltingarkennd atriði í vexti SiC kristalla.
Birtingartími: 16. apríl 2024