Tkabbir ta' kristall wieħed tal-karbur tas-silikon SiC

Minn mindu ġie skopert, il-karbur tas-silikon ġibed attenzjoni mifruxa. Il-karbur tas-silikon huwa magħmul minn nofs atomi Si u nofs atomi C, li huma konnessi permezz ta' bonds kovalenti permezz ta' pari ta' elettroni li jaqsmu orbitali ibridi sp3. Fl-unità strutturali bażika tal-kristall wieħed tiegħu, erba' atomi Si huma rranġati fi struttura tetraedrika regolari, u l-atomu C jinsab fiċ-ċentru tat-tetraedru regolari. Bil-maqlub, l-atomu Si jista' wkoll jitqies bħala ċ-ċentru tat-tetraedru, u b'hekk jifforma SiC4 jew CSi4. Struttura tetraedrika. Ir-rabta kovalenti fis-SiC hija jonika ħafna, u l-enerġija tar-rabta silikon-karbonju hija għolja ħafna, madwar 4.47eV. Minħabba l-enerġija baxxa ta' ħsara fl-istivar, il-kristalli tal-karbur tas-silikon jiffurmaw faċilment diversi politipi matul il-proċess tat-tkabbir. Hemm aktar minn 200 politip magħruf, li jistgħu jinqasmu fi tliet kategoriji ewlenin: kubiċi, eżagonali u trigonali.

Fil-preżent, il-metodi ewlenin ta' tkabbir tal-kristalli SiC jinkludu l-Metodu ta' Trasport tal-Fwar Fiżiku (metodu PVT), id-Depożizzjoni tal-Fwar Kimiku f'Temperatura Għolja (metodu HTCVD), il-Metodu tal-Fażi Likwida, eċċ. Fost dawn, il-metodu PVT huwa aktar matur u aktar adattat għall-produzzjoni tal-massa industrijali.

L-hekk imsejjaħ metodu PVT jirreferi għat-tqegħid ta' kristalli taż-żerriegħa tas-SiC fuq nett tal-griġjol, u t-tqegħid ta' trab tas-SiC bħala materja prima fil-qiegħ tal-griġjol. F'ambjent magħluq ta' temperatura għolja u pressjoni baxxa, it-trab tas-SiC jissublima u jiċċaqlaq 'il fuq taħt l-azzjoni tal-gradjent tat-temperatura u d-differenza fil-konċentrazzjoni. Metodu ta' trasport tiegħu lejn il-viċinanza tal-kristall taż-żerriegħa u mbagħad rikristallizzah wara li jilħaq stat supersaturat. Dan il-metodu jista' jikseb tkabbir kontrollabbli tad-daqs tal-kristall tas-SiC u forom speċifiċi tal-kristall.
Madankollu, l-użu tal-metodu PVT biex jitkabbru l-kristalli tas-SiC jeħtieġ li dejjem jinżammu kundizzjonijiet ta' tkabbir xierqa matul il-proċess ta' tkabbir fit-tul, inkella dan iwassal għal diżordni fil-kannizzata, u b'hekk jaffettwa l-kwalità tal-kristall. Madankollu, it-tkabbir tal-kristalli tas-SiC jitlesta fi spazju magħluq. Hemm ftit metodi ta' monitoraġġ effettivi u ħafna varjabbli, għalhekk il-kontroll tal-proċess huwa diffiċli.

Fil-proċess tat-tkabbir tal-kristalli SiC bil-metodu PVT, il-modalità ta' tkabbir tal-fluss pass pass (Step Flow Growth) hija kkunsidrata bħala l-mekkaniżmu ewlieni għat-tkabbir stabbli ta' forma ta' kristall wieħed.
L-atomi tas-Si u l-atomi tas-C vaporizzati se jorbtu preferenzjalment mal-atomi tal-wiċċ tal-kristall fil-punt tal-intrużjoni, fejn se jinnukleaw u jikbru, u b'hekk kull pass jimxi 'l quddiem b'mod parallel. Meta l-wisa' tal-pass fuq il-wiċċ tal-kristall taqbeż bil-bosta l-mogħdija ħielsa mid-diffużjoni tal-adatomi, numru kbir ta' adatomi jistgħu jingħaqdu, u l-mod ta' tkabbir bidimensjonali simili għal gżira li jifforma se jeqred il-mod ta' tkabbir tal-fluss tal-pass, li jirriżulta fit-telf ta' informazzjoni dwar l-istruttura tal-kristall 4H, li jirriżulta f'difetti multipli. Għalhekk, l-aġġustament tal-parametri tal-proċess irid jikseb il-kontroll tal-istruttura tal-pass tal-wiċċ, u b'hekk jrażżan il-ġenerazzjoni ta' difetti polimorfiċi, jikseb l-iskop li tinkiseb forma ta' kristall wieħed, u fl-aħħar mill-aħħar jipprepara kristalli ta' kwalità għolja.

Bħala l-aktar metodu bikri żviluppat għat-tkabbir tal-kristalli SiC, il-metodu fiżiku tat-trasport tal-fwar bħalissa huwa l-aktar metodu ta' tkabbir mainstream għat-tkabbir tal-kristalli SiC. Meta mqabbel ma' metodi oħra, dan il-metodu għandu rekwiżiti aktar baxxi għat-tagħmir tat-tkabbir, proċess ta' tkabbir sempliċi, kontrollabbiltà qawwija, riċerka ta' żvilupp relattivament bir-reqqa, u diġà kiseb applikazzjoni industrijali. Il-vantaġġ tal-metodu HTCVD huwa li jista' jkabbar wejfers semi-insulanti konduttivi (n, p) u ta' purità għolja, u jista' jikkontrolla l-konċentrazzjoni tad-doping sabiex il-konċentrazzjoni tat-trasportatur fil-wejfer tkun aġġustabbli bejn 3 × 1013 ~ 5 × 1019 / cm3. L-iżvantaġġi huma limitu tekniku għoli u sehem baxx fis-suq. Hekk kif it-teknoloġija tat-tkabbir tal-kristalli SiC f'fażi likwida tkompli timmatura, se turi potenzjal kbir fl-avvanz tal-industrija SiC kollha fil-futur u x'aktarx li tkun punt ġdid ta' avvanz fit-tkabbir tal-kristalli SiC.