Кремний карбиді ашылғаннан бері кеңінен назар аударды. Кремний карбиді жарты Si атомдарынан және жарты C атомдарынан тұрады, олар sp3 гибридті орбитальдарын бөлісетін электрон жұптары арқылы коваленттік байланыстар арқылы байланысқан. Монокристалдың негізгі құрылымдық бірлігінде төрт Si атомы тұрақты тетраэдрлік құрылымда орналасқан, ал C атомы тұрақты тетраэдрдің орталығында орналасқан. Керісінше, Si атомын тетраэдрдің орталығы ретінде де қарастыруға болады, осылайша SiC4 немесе CSi4 түзеді. Тетраэдрлік құрылым. SiC-дегі коваленттік байланыс өте иондық, ал кремний-көміртек байланыс энергиясы өте жоғары, шамамен 4,47 эВ. Қабаттасу ақауларының энергиясының төмендігіне байланысты кремний карбиді кристалдары өсу процесінде әртүрлі политиптерді оңай түзеді. 200-ден астам белгілі политиптер бар, оларды үш негізгі санатқа бөлуге болады: кубтық, алтыбұрышты және тригоналды.
Қазіргі уақытта SiC кристалдарын өсірудің негізгі әдістеріне физикалық бу тасымалдау әдісі (PVT әдісі), жоғары температуралы химиялық буды тұндыру (HTCVD әдісі), сұйық фазалық әдіс және т.б. жатады. Олардың ішінде PVT әдісі жетілдірілген және өнеркәсіптік жаппай өндіріске қолайлы.
PVT әдісі деп аталатын әдіс SiC тұқым кристалдарын тигельдің үстіне орналастыруды, ал SiC ұнтағын шикізат ретінде тигельдің түбіне орналастыруды білдіреді. Жоғары температура мен төмен қысымды жабық ортада SiC ұнтағы температура градиенті мен концентрация айырмашылығының әсерінен сублимацияланады және жоғары қарай қозғалады. Оны тұқым кристалының маңына тасымалдау және содан кейін аса қаныққан күйге жеткеннен кейін қайта кристалдау әдісі. Бұл әдіс SiC кристалының өлшемі мен нақты кристалдық формаларының бақыланатын өсуіне қол жеткізе алады.
Дегенмен, SiC кристалдарын өсіру үшін PVT әдісін қолдану ұзақ мерзімді өсу процесінде әрқашан тиісті өсу жағдайларын сақтауды қажет етеді, әйтпесе бұл тордың бұзылуына әкеледі, осылайша кристалдың сапасына әсер етеді. Дегенмен, SiC кристалдарының өсуі жабық кеңістікте аяқталады. Тиімді бақылау әдістері аз және айнымалылар көп, сондықтан процесті басқару қиын.
SiC кристалдарын PVT әдісімен өсіру процесінде сатылы ағынды өсу режимі (Step Flow Growth) монокристалды форманың тұрақты өсуінің негізгі механизмі болып саналады.
Буланған Si және C атомдары кристалл бетінің атомдарымен иілу нүктесінде басымды түрде байланысады, онда олар ядроланып, өседі, бұл әрбір қадамның параллель алға ағып кетуіне әкеледі. Кристалл бетіндегі қадам ені адатомдардың диффузиясыз жолынан әлдеқайда асып кеткенде, көптеген адатомдар агломерациялануы мүмкін, ал пайда болған екі өлшемді арал тәрізді өсу режимі қадамдық ағынның өсу режимін бұзады, нәтижесінде 4H кристалдық құрылым туралы ақпарат жоғалады, нәтижесінде көптеген ақаулар пайда болады. Сондықтан, процесс параметрлерін реттеу беттік қадамдық құрылымды басқаруға қол жеткізуі керек, осылайша полиморфты ақаулардың пайда болуын басады, монокристалл формасын алу мақсатына жетеді және сайып келгенде жоғары сапалы кристалдар дайындайды.
SiC кристалдарын өсірудің ең алғашқы әдісі ретінде физикалық бу тасымалдау әдісі қазіргі уақытта SiC кристалдарын өсірудің ең кең таралған өсіру әдісі болып табылады. Басқа әдістермен салыстырғанда, бұл әдіс өсіру жабдықтарына қойылатын талаптардың төмендігіне, қарапайым өсіру процесіне, күшті басқарылуына, салыстырмалы түрде мұқият әзірлеу зерттеулеріне ие және өнеркәсіптік қолдануға қол жеткізді. HTCVD әдісінің артықшылығы - ол өткізгіш (n, p) және жоғары тазалықтағы жартылай оқшаулағыш пластиналарды өсіре алады және легирлеу концентрациясын басқара алады, осылайша пластинадағы тасымалдаушы концентрациясы 3 × 1013 ~ 5 × 1019/см3 аралығында реттеледі. Кемшіліктері - жоғары техникалық шегі және нарықтағы үлесінің төмендігі. Сұйық фазалы SiC кристалдарын өсіру технологиясы жетіліп келе жатқандықтан, ол болашақта бүкіл SiC индустриясын дамытуда үлкен әлеует көрсетеді және SiC кристалдарын өсірудегі жаңа серпіліс нүктесі болуы мүмкін.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 16 сәуір