Pêçandina CVD SiC çi ye?
Depokirina buxara kîmyewî (CVD) pêvajoyeke depokirina valahiyê ye ku ji bo hilberandina materyalên hişk ên paqijiya bilind tê bikar anîn. Ev pêvajo pir caran di warê çêkirina nîvconductoran de tê bikar anîn da ku fîlmên tenik li ser rûyê waferan çêbike. Di pêvajoya amadekirina karbîda silîkonê de bi CVD, substrat bi yek an çend pêşmadeyên firar re rû bi rû dimîne, ku bi awayekî kîmyewî li ser rûyê substratê reaksiyonê nîşan didin da ku depoyên karbîda silîkonê yên xwestî deynin. Di nav gelek rêbazên amadekirina materyalên karbîda silîkonê de, hilberên ku bi depokirina buxara kîmyewî têne amadekirin xwedî yekrengî û paqijiyek bilindtir in, û ev rêbaz xwedan kontrolkirina pêvajoyê ya xurt e. Materyalên karbîda silîkonê yên CVD xwedî tevlîheviyek bêhempa ya taybetmendiyên germî, elektrîkî û kîmyewî yên hêja ne, ku wan ji bo karanîna di pîşesaziya nîvconductor de ku materyalên performansa bilind hewce ne pir guncan dike. Pêkhateyên karbîda silîkonê yên CVD bi berfirehî di alavên gravurkirinê, alavên MOCVD, alavên epitaksiyal ên Si û alavên epitaksiyal ên SiC, alavên pêvajoya germî ya bilez û warên din de têne bikar anîn.
Ev gotar li ser analîzkirina kalîteya fîlmên tenik ên ku di germahiyên pêvajoyên cûda de di dema amadekirina... de mezin dibin, disekine.Pêçandina CVD SiC, da ku germahiya pêvajoyê ya herî guncaw were hilbijartin. Ceribandin grafît wekî substrat û trîklorometîlsîlan (MTS) wekî gaza çavkaniya reaksiyonê bikar tîne. Pêça SiC bi pêvajoya CVD ya zexta nizm tê danîn, û mîkromorfolojiyaPêçandina CVD SiCji bo analîzkirina dendika avahiya wê, bi mîkroskopiya elektronê ya skankirinê tê çavdêrîkirin.
Ji ber ku germahiya rûyê substrata grafîtê pir zêde ye, gaza navber dê ji rûyê substratê were derxistin û berdan, û di dawiyê de C û Si yên li ser rûyê substratê dimînin dê SiC-ya qonaxa hişk çêbikin da ku pêça SiC çêbikin. Li gorî pêvajoya mezinbûna CVD-SiC ya jorîn, tê dîtin ku germahî dê bandorê li belavbûna gazê, hilweşîna MTS-ê, çêbûna dilopan û derxistin û berdana gaza navber bike, ji ber vê yekê germahiya danînê dê di morfolojiya pêça SiC de rolek sereke bilîze. Morfolojiya mîkroskopîk a pêçê xuyangiya herî zelal a dendika pêçê ye. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku bandora germahiyên danîna cûda li ser morfolojiya mîkroskopîk a pêça CVD SiC were lêkolîn kirin. Ji ber ku MTS dikare pêça SiC di navbera 900~1600℃ de hilweşîne û deyne, ev ceribandin pênc germahiyên danîna 900℃, 1000℃, 1100℃, 1200℃ û 1300℃ ji bo amadekirina pêça SiC hildibijêre da ku bandora germahiyê li ser pêça CVD-SiC lêkolîn bike. Parametreyên taybetî di Tabloya 3-an de têne nîşandan. Wêne 2 morfolojiya mîkroskopîk a pêça CVD-SiC ya ku di germahiyên cûda yên depokirinê de mezin bûye nîşan dide.
Dema ku germahiya danîna 900℃ be, hemû SiC dibe şiklên fîberan. Diyar dibe ku qûtra fîberekê nêzîkî 3.5μm e, û rêjeya aliyên wê nêzîkî 3 (<10) e. Wekî din, ew ji perçeyên nano-SiC yên bêhejmar pêk tê, ji ber vê yekê ew aîdî avahiyek SiC ya polîkrîstalîn e, ku ji nanotelên SiC yên kevneşopî û mûyên SiC yên yek-krîstalî cuda ye. Ev SiC ya fîber kêmasiyek avahîsaziyê ye ku ji ber parametreyên pêvajoyê yên ne maqûl çêdibe. Diyar dibe ku avahiya vê pêça SiC nisbeten şil e, û hejmareke mezin ji kunan di navbera SiC ya fîber de hene, û dendik pir kêm e. Ji ber vê yekê, ev germahî ji bo amadekirina pêçên SiC yên tîr ne guncaw e. Bi gelemperî, kêmasiyên avahîsaziyê yên SiC yên fîber ji ber germahiya danîna pir nizm çêdibin. Di germahiyên nizm de, molekulên piçûk ên ku li ser rûyê substratê têne adsorbekirin xwedî enerjiyek kêm û şiyana koçberiyê ya xirab in. Ji ber vê yekê, molekulên piçûk meyla koçberiyê dikin û ber bi enerjiya azad a rûyê herî nizm a dendikên SiC (wek serê dendikê) mezin dibin. Mezinbûna arasteyî ya berdewam di dawiyê de kêmasiyên avahîsaziyê yên SiC yên fîber çêdike.
Amadekirina Pêçandina CVD SiC:
Pêşî, substrata grafîtê têxin firineke valahiyê ya germahiya bilind û ji bo rakirina xweliyê saetekê di 1500℃ de di atmosfereke Ar de tê hiştin. Piştre bloka grafîtê dibe blokek 15x15x5mm, û rûyê bloka grafîtê bi kaxizê şûştinê yê 1200-mesh tê cilandin da ku porên rûyê yên ku bandorê li danîna SiC dikin ji holê werin rakirin. Bloka grafîtê ya dermankirî bi etanolê bêav û ava distîlekirî tê şuştin, û dûv re ji bo zuwakirinê di firinekê de di 100℃ de tê danîn. Di dawiyê de, substrata grafîtê ji bo danîna SiC di herêma germahiya sereke ya firina lûleyî de tê danîn. Diyagrama şematîk a pergala danîna buhara kîmyewî di Şekil 1 de tê nîşandan.
EwPêçandina CVD SiCbi mîkroskopiya elektronê ya skankirinê ve hate çavdêrîkirin da ku mezinahiya perçeyan û dendika wê were analîzkirin. Wekî din, rêjeya danîna pêça SiC li gorî formula jêrîn hate hesabkirin: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=Rêjeya danînê; m2–girseya nimûneya pêçandinê (mg); m1–girseya substratê (mg); Rûbera S-rûyê substratê (mm2); t-dema danînê (h). CVD-SiC nisbeten tevlihev e, û pêvajo dikare wiha were kurtkirin: di germahiya bilind de, MTS dê hilweşîna germî derbas bike da ku molekulên piçûk ên çavkaniya karbonê û çavkaniya silîkonê çêbike. Molekulên piçûk ên çavkaniya karbonê bi giranî CH3, C2H2 û C2H4 dihewînin, û molekulên piçûk ên çavkaniya silîkonê bi giranî SiCI2, SiCI3, hwd. dihewînin; ev molekulên piçûk ên çavkaniya karbonê û çavkaniya silîkonê wê hingê ji hêla gaza hilgir û gaza şilker ve ber bi rûyê substrata grafîtê ve werin veguheztin, û dûv re ev molekulên piçûk dê bi şiklê adsorpsiyonê li ser rûyê substratê werin adsorpsiyon kirin, û dûv re reaksiyonên kîmyewî dê di navbera molekulên piçûk de çêbibin da ku dilopên piçûk çêbibin ku hêdî hêdî mezin dibin, û dilop jî dê bibin yek, û reaksiyon dê bi çêbûna hilberên navber (gaza HCl) re were. Dema ku germahî digihîje 1000 ℃, tîrbûna pêça SiC pir baştir dibe. Diyar e ku piraniya pêçê ji dendikên SiC pêk tê (bi qasî 4μm mezinahî), lê hin kêmasiyên fîberî yên SiC jî têne dîtin, ku nîşan dide ku di vê germahiyê de hîn jî mezinbûna SiC ya arasteyî heye, û pêç hîn jî têra xwe tîr nîne. Dema ku germahî digihîje 1100 ℃, tê dîtin ku pêça SiC pir tîr e, û kêmasiyên fîberî yên SiC bi tevahî winda bûne. Pêç ji perçeyên SiC yên bi şiklê dilopê pêk tê ku bi qasî 5~10μm bi qûtra xwe ve girêdayî ne. Rûyê perçeyan pir hişk e. Ew ji bêhejmar dendikên SiC yên di asta nano de pêk tê. Bi rastî, pêvajoya mezinbûna CVD-SiC di 1100 ℃ de bûye kontrolkirina veguhastina girseyî. Molekulên piçûk ên ku li ser rûyê substratê têne adsorbekirin enerjî û dem têr hene ku bibin dendikên SiC. Dendikên SiC bi yekrengî dilopên mezin çêdikin. Di bin bandora enerjiya rûberî de, piraniya dilopan gilover xuya dikin, û dilop bi zexmî têne hev kirin da ku pêçek SiC ya stûr çêbikin. Dema ku germahî digihîje 1200℃, pêça SiC jî tîr dibe, lê morfolojiya SiC pir-xêz dibe û rûyê pêçê hişktir xuya dike. Dema ku germahî digihîje 1300℃, hejmareke mezin ji perçeyên sferîk ên rêkûpêk bi qûtra nêzîkî 3μm li ser rûyê substrata grafîtê têne dîtin. Ev ji ber ku di vê germahiyê de, SiC veguheriye navokek qonaxa gazê, û rêjeya hilweşîna MTS pir zû ye. Molekulên piçûk reaksiyon nîşan dane û navik bûne da ku dendikên SiC çêbikin berî ku ew li ser rûyê substratê werin adsorbe kirin. Piştî ku dendik perçeyên sferîk çêdikin, ew ê bikevin binî, di dawiyê de dibe sedema pêçek perçeyên SiC ya şil bi tîrbûnek xirab. Bê guman, 1300℃ nikare wekî germahiya avakirina pêça SiC ya tîr were bikar anîn. Berawirdkirina berfireh nîşan dide ku heke pêça SiC ya tîr were amadekirin, germahiya depoya CVD ya çêtirîn 1100℃ ye.
Wêne 3 rêjeya danîna pêçanên CVD SiC di germahiyên cûda yên danînê de nîşan dide. Her ku germahiya danînê zêde dibe, rêjeya danîna pêçana SiC hêdî hêdî kêm dibe. Rêjeya danînê li 900°C 0.352 mg·h-1/mm2 ye, û mezinbûna rêwerzkirî ya fîberan dibe sedema rêjeya danîna herî bilez. Rêjeya danîna pêçana bi dendika herî bilind 0.179 mg·h-1/mm2 ye. Ji ber danîna hin perçeyên SiC, rêjeya danînê li 1300°C ya herî nizm e, tenê 0.027 mg·h-1/mm2 ye. Encam: Germahiya herî baş a danîna CVD 1100℃ e. Germahiya nizm mezinbûna arasteyî ya SiC pêş dixe, lê germahiya bilind dibe sedema ku SiC danîna buharê çêbike û bibe sedema pêçandina kêm. Bi zêdebûna germahiya danînê re, rêjeya danînaPêçandina CVD SiChêdî hêdî kêm dibe.
Dema weşandinê: 26ê Gulana 2025an