Од неговото откривање, силициум карбидот привлече широко внимание. Силициум карбидот е составен од половина атоми на Si и половина атоми на C, кои се поврзани со ковалентни врски преку електронски парови кои делат sp3 хибридни орбитали. Во основната структурна единица на неговиот монокристал, четири атоми на Si се распоредени во правилна тетраедарска структура, а атомот на C се наоѓа во центарот на правилниот тетраедар. Обратно, атомот на Si може да се смета и за центар на тетраедарот, со што се формира SiC4 или CSi4. Тетраедарска структура. Ковалентната врска во SiC е високо јонска, а енергијата на врската силициум-јаглерод е многу висока, околу 4,47 eV. Поради ниската енергија на распаѓање, кристалите на силициум карбид лесно формираат различни политипови за време на процесот на раст. Постојат повеќе од 200 познати политипови, кои можат да се поделат во три главни категории: кубни, хексагонални и тригонални.
Во моментов, главните методи за раст на SiC кристали вклучуваат метод на физички транспорт на пареа (PVT метод), хемиско таложење на пареа на висока температура (HTCVD метод), метод на течна фаза итн. Меѓу нив, PVT методот е позрел и посоодветен за индустриско масовно производство.
Таканаречениот PVT метод се однесува на поставување на кристали од SiC на врвот од садот за печење и поставување на прашок од SiC како суровина на дното од садот за печење. Во затворена средина со висока температура и низок притисок, прашокот од SiC сублимира и се движи нагоре под дејство на температурен градиент и разлика во концентрацијата. Метод на негово транспортирање во близина на кристалот за печење, а потоа негово рекристализирање откако ќе достигне презаситена состојба. Овој метод може да постигне контролиран раст на големината на кристалот од SiC и специфичните кристални форми.
Сепак, користењето на PVT методот за одгледување на SiC кристали бара секогаш одржување на соодветни услови за раст за време на долгорочниот процес на раст, во спротивно тоа ќе доведе до нарушување на решетката, со што ќе влијае на квалитетот на кристалот. Сепак, растот на SiC кристалите се завршува во затворен простор. Постојат малку ефикасни методи за следење и многу варијабли, па затоа контролата на процесот е тешка.
Во процесот на одгледување на SiC кристали со PVT методот, режимот на раст со чекорен тек (Step Flow Growth) се смета за главен механизам за стабилен раст на монокристална форма.
Испарените атоми на Si и C атоми преференцијално ќе се врзат со атомите на површината на кристалот во точката на свиткување, каде што ќе се формираат нуклеуси и ќе растат, предизвикувајќи секој чекор да тече напред паралелно. Кога ширината на чекорот на површината на кристалот далеку ја надминува патеката без дифузија на адатомите, голем број адатоми може да агломерираат, а формираниот дводимензионален островски начин на раст ќе го уништи режимот на раст на чекорниот тек, што резултира со губење на информациите за кристалната структура на 4H, што резултира со повеќекратни дефекти. Затоа, прилагодувањето на параметрите на процесот мора да ја постигне контролата на структурата на површинскиот чекор, со што ќе се потисне генерирањето на полиморфни дефекти, постигнувајќи ја целта за добивање на монокристална форма и на крајот да се подготват висококвалитетни кристали.
Како најрано развиен метод за раст на SiC кристали, методот со физички транспорт на пареа е моментално најчестиот метод за раст за одгледување на SiC кристали. Во споредба со другите методи, овој метод има помали барања за опрема за раст, едноставен процес на раст, силна контрола, релативно темелно истражување за развој и веќе има постигнато индустриска примена. Предноста на методот HTCVD е што може да одгледува спроводливи (n, p) и полуизолациски плочки со висока чистота и може да ја контролира концентрацијата на допинг, така што концентрацијата на носачот во плочките е прилагодлива помеѓу 3×1013~5×1019/cm3. Недостатоците се високиот технички праг и нискиот пазарен удел. Како што технологијата за раст на SiC кристали во течна фаза продолжува да созрева, таа ќе покаже голем потенцијал во унапредувањето на целата SiC индустрија во иднина и веројатно ќе биде нова точка на пробив во растот на SiC кристали.
Време на објавување: 16 април 2024 година