Wiwit ditemokake, silikon karbida wis narik kawigaten sing akeh. Silikon karbida kasusun saka setengah atom Si lan setengah atom C, sing disambungake dening ikatan kovalen liwat pasangan elektron sing nuduhake orbital hibrida sp3. Ing unit struktural dhasar kristal tunggal, papat atom Si disusun ing struktur tetrahedral biasa, lan atom C dumunung ing tengah tetrahedron biasa. Kosok baline, atom Si uga bisa dianggep minangka pusat tetrahedron, saengga mbentuk SiC4 utawa CSi4. Struktur tetrahedral. Ikatan kovalen ing SiC iku ionik banget, lan energi ikatan silikon-karbon dhuwur banget, udakara 4.47eV. Amarga energi kesalahan susun sing kurang, kristal silikon karbida kanthi gampang mbentuk macem-macem politipe sajrone proses pertumbuhan. Ana luwih saka 200 politipe sing dikenal, sing bisa dipérang dadi telung kategori utama: kubik, heksagonal lan trigonal.
Saiki, metode pertumbuhan utama kristal SiC kalebu Metode Transportasi Uap Fisik (metode PVT), Deposisi Uap Kimia Suhu Tinggi (metode HTCVD), Metode Fase Cair, lan liya-liyane. Antarane, metode PVT luwih diwasa lan luwih cocog kanggo produksi massal industri.
Metode sing diarani PVT nuduhake nyelehake kristal wiji SiC ing ndhuwur wadhah, lan nyelehake bubuk SiC minangka bahan mentah ing sisih ngisor wadhah. Ing lingkungan tertutup kanthi suhu dhuwur lan tekanan endhek, bubuk SiC nyublim lan obah munggah ing sangisore aksi gradien suhu lan beda konsentrasi. Cara ngangkut menyang cedhak kristal wiji banjur ngristalisasi maneh sawise tekan kahanan jenuh banget. Cara iki bisa entuk pertumbuhan ukuran kristal SiC lan bentuk kristal tartamtu sing bisa dikontrol.
Nanging, nggunakake metode PVT kanggo nuwuhake kristal SiC mbutuhake tansah njaga kahanan pertumbuhan sing cocog sajrone proses pertumbuhan jangka panjang, yen ora bakal nyebabake gangguan kisi, saengga mengaruhi kualitas kristal. Nanging, pertumbuhan kristal SiC rampung ing ruang tertutup. Ana sawetara metode pemantauan sing efektif lan akeh variabel, mula kontrol proses angel.
Ing proses tuwuhing kristal SiC kanthi metode PVT, mode tuwuhing aliran langkah (Step Flow Growth) dianggep minangka mekanisme utama kanggo tuwuhing kristal tunggal sing stabil.
Atom Si lan atom C sing nguap bakal luwih seneng kaiket karo atom permukaan kristal ing titik kink, ing ngendi dheweke bakal nukleasi lan tuwuh, nyebabake saben langkah mili maju kanthi paralel. Nalika jembar langkah ing permukaan kristal ngluwihi jalur bebas difusi adatom, akeh adatom bisa aglomerasi, lan mode pertumbuhan kaya pulo rong dimensi sing dibentuk bakal ngrusak mode pertumbuhan aliran langkah, sing nyebabake ilang informasi struktur kristal 4H, sing nyebabake cacat ganda. Mulane, penyesuaian parameter proses kudu entuk kontrol struktur langkah permukaan, saengga nyegah generasi cacat polimorfik, entuk tujuan kanggo entuk bentuk kristal tunggal, lan pungkasane nyiyapake kristal berkualitas tinggi.
Minangka metode pertumbuhan kristal SiC sing paling awal dikembangake, metode transportasi uap fisik saiki minangka metode pertumbuhan sing paling umum kanggo pertumbuhan kristal SiC. Dibandhingake karo metode liyane, metode iki nduweni syarat peralatan pertumbuhan sing luwih murah, proses pertumbuhan sing prasaja, kontrol sing kuwat, riset pengembangan sing relatif lengkap, lan wis entuk aplikasi industri. Kauntungan saka metode HTCVD yaiku bisa numbuhake wafer semi-isolasi konduktif (n, p) lan kemurnian tinggi, lan bisa ngontrol konsentrasi doping supaya konsentrasi pembawa ing wafer bisa diatur antarane 3 × 1013 ~ 5 × 1019 / cm3. Kekurangane yaiku ambang teknis sing dhuwur lan pangsa pasar sing sithik. Nalika teknologi pertumbuhan kristal SiC fase cair terus berkembang, iki bakal nuduhake potensi gedhe kanggo ngembangake kabeh industri SiC ing mangsa ngarep lan kemungkinan bakal dadi titik terobosan anyar ing pertumbuhan kristal SiC.
Wektu kiriman: 16-Apr-2024