यसको खोज पछि, सिलिकन कार्बाइडले व्यापक ध्यान आकर्षित गरेको छ। सिलिकन कार्बाइड आधा Si परमाणुहरू र आधा C परमाणुहरू मिलेर बनेको हुन्छ, जुन sp3 हाइब्रिड कक्षहरू साझा गर्ने इलेक्ट्रोन जोडीहरू मार्फत सहसंयोजक बन्धनहरूद्वारा जोडिएका हुन्छन्। यसको एकल क्रिस्टलको आधारभूत संरचनात्मक एकाइमा, चार Si परमाणुहरू नियमित टेट्राहेड्रल संरचनामा व्यवस्थित हुन्छन्, र C परमाणु नियमित टेट्राहेड्रनको केन्द्रमा अवस्थित हुन्छ। यसको विपरीत, Si परमाणुलाई टेट्राहेड्रनको केन्द्रको रूपमा पनि मान्न सकिन्छ, जसले गर्दा SiC4 वा CSi4 बन्छ। टेट्राहेड्रल संरचना। SiC मा सहसंयोजक बन्धन अत्यधिक आयनिक हुन्छ, र सिलिकन-कार्बन बन्धन ऊर्जा धेरै उच्च हुन्छ, लगभग 4.47eV। कम स्ट्याकिङ फल्ट ऊर्जाको कारण, सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलहरूले वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा सजिलैसँग विभिन्न पोलिटाइपहरू बनाउँछन्। २०० भन्दा बढी ज्ञात पोलिटाइपहरू छन्, जसलाई तीन प्रमुख कोटीहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: घन, षट्कोण र त्रिकोणीय।
हाल, SiC क्रिस्टलहरूको मुख्य वृद्धि विधिहरूमा भौतिक वाष्प यातायात विधि (PVT विधि), उच्च तापक्रम रासायनिक वाष्प निक्षेपण (HTCVD विधि), तरल चरण विधि, आदि समावेश छन्। ती मध्ये, PVT विधि अधिक परिपक्व र औद्योगिक ठूलो उत्पादनको लागि अधिक उपयुक्त छ।
तथाकथित PVT विधिले क्रुसिबलको माथि SiC बीउ क्रिस्टल राख्ने र क्रुसिबलको तल कच्चा पदार्थको रूपमा SiC पाउडर राख्ने बुझाउँछ। उच्च तापक्रम र कम चापको बन्द वातावरणमा, तापमान ढाँचा र सांद्रता भिन्नताको कार्य अन्तर्गत SiC पाउडर सबलिमेट हुन्छ र माथितिर सर्छ। बीउ क्रिस्टलको वरपर ढुवानी गर्ने र त्यसपछि सुपरस्याचुरेटेड अवस्थामा पुगेपछि यसलाई पुन: क्रिस्टलाइज गर्ने विधि। यो विधिले SiC क्रिस्टल आकार र विशिष्ट क्रिस्टल रूपहरूको नियन्त्रणयोग्य वृद्धि प्राप्त गर्न सक्छ।
यद्यपि, SiC क्रिस्टलहरू बढाउन PVT विधि प्रयोग गर्न दीर्घकालीन वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा सधैं उपयुक्त वृद्धि अवस्थाहरू कायम राख्नु आवश्यक छ, अन्यथा यसले जाली विकार निम्त्याउँछ, जसले गर्दा क्रिस्टलको गुणस्तरमा असर पर्छ। यद्यपि, SiC क्रिस्टलहरूको वृद्धि बन्द ठाउँमा पूरा हुन्छ। त्यहाँ थोरै प्रभावकारी अनुगमन विधिहरू र धेरै चरहरू छन्, त्यसैले प्रक्रिया नियन्त्रण गाह्रो छ।
PVT विधिद्वारा SiC क्रिस्टलहरू बढाउने प्रक्रियामा, चरण प्रवाह वृद्धि मोड (चरण प्रवाह वृद्धि) लाई एकल क्रिस्टल रूपको स्थिर वृद्धिको लागि मुख्य संयन्त्र मानिन्छ।
वाष्पीकृत Si परमाणुहरू र C परमाणुहरू प्राथमिकताका साथ क्रिस्टल सतह परमाणुहरूसँग किंक बिन्दुमा बाँध्नेछन्, जहाँ तिनीहरू न्यूक्लिएट हुनेछन् र बढ्नेछन्, जसले गर्दा प्रत्येक चरण समानान्तर रूपमा अगाडि बग्नेछ। जब क्रिस्टल सतहमा चरण चौडाइ एडाटमहरूको प्रसार मुक्त मार्ग भन्दा धेरै हुन्छ, ठूलो संख्यामा एडाटमहरू जम्मा हुन सक्छन्, र बनेको दुई-आयामी टापु-जस्तो वृद्धि मोडले चरण प्रवाह वृद्धि मोडलाई नष्ट गर्नेछ, जसको परिणामस्वरूप 4H क्रिस्टल संरचना जानकारी गुम्नेछ, जसको परिणामस्वरूप बहु दोषहरू हुनेछन्। त्यसकारण, प्रक्रिया प्यारामिटरहरूको समायोजनले सतह चरण संरचनाको नियन्त्रण प्राप्त गर्नुपर्छ, जसले गर्दा बहुरूपी दोषहरूको उत्पादनलाई दबाउनुपर्छ, एकल क्रिस्टल फारम प्राप्त गर्ने उद्देश्य प्राप्त गर्नुपर्दछ, र अन्ततः उच्च-गुणस्तरको क्रिस्टलहरू तयार गर्नुपर्दछ।
सबैभन्दा पहिले विकसित SiC क्रिस्टल वृद्धि विधिको रूपमा, भौतिक वाष्प यातायात विधि हाल SiC क्रिस्टलहरू बढाउनको लागि सबैभन्दा मुख्यधारा वृद्धि विधि हो। अन्य विधिहरूको तुलनामा, यस विधिमा वृद्धि उपकरणहरूको लागि कम आवश्यकताहरू, एक सरल वृद्धि प्रक्रिया, बलियो नियन्त्रण योग्यता, अपेक्षाकृत पूर्ण विकास अनुसन्धान, र पहिले नै औद्योगिक प्रयोग हासिल गरिसकेको छ। HTCVD विधिको फाइदा यो हो कि यसले प्रवाहकीय (n, p) र उच्च-शुद्धता अर्ध-इन्सुलेटिङ वेफरहरू बढाउन सक्छ, र डोपिङ सांद्रता नियन्त्रण गर्न सक्छ ताकि वेफरमा वाहक सांद्रता 3×1013~5×1019/cm3 बीचमा समायोज्य होस्। बेफाइदाहरू उच्च प्राविधिक थ्रेसहोल्ड र कम बजार साझेदारी हुन्। तरल-चरण SiC क्रिस्टल वृद्धि प्रविधि परिपक्व हुँदै जाँदा, यसले भविष्यमा सम्पूर्ण SiC उद्योगलाई अगाडि बढाउन ठूलो सम्भावना देखाउनेछ र SiC क्रिस्टल वृद्धिमा नयाँ सफलता बिन्दु हुने सम्भावना छ।
पोस्ट समय: अप्रिल-१६-२०२४