රූපය 3 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, SiC තනි ස්ඵටිකයට උසස් තත්ත්වයෙන් සහ කාර්යක්ෂමතාවයෙන් සැපයීම අරමුණු කරගත් ප්රමුඛ ශිල්පීය ක්රම තුනක් තිබේ: ද්රව අවධි එපිටැක්සි (LPE), භෞතික වාෂ්ප ප්රවාහනය (PVT) සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (HTCVD). PVT යනු ප්රධාන වේෆර් නිෂ්පාදකයින් තුළ බහුලව භාවිතා වන SiC තනි ස්ඵටිකයක් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා හොඳින් ස්ථාපිත ක්රියාවලියකි.
කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්රියාවලීන් තුනම වේගයෙන් පරිණාමය වෙමින් හා නව්යකරණය වෙමින් පවතී. අනාගතයේදී කුමන ක්රියාවලිය පුළුල් ලෙස අනුගමනය කරනු ඇත්දැයි තවමත් නිශ්චිතවම කිව නොහැක. විශේෂයෙන්, ද්රාවණ වර්ධනය මගින් සැලකිය යුතු අනුපාතයකින් නිපදවන උසස් තත්ත්වයේ SiC තනි ස්ඵටිකයක් මෑත වසරවලදී වාර්තා වී ඇති අතර, ද්රව අවධියේදී SiC තොග වර්ධනයට උපසිරැසි හෝ තැන්පත් කිරීමේ ක්රියාවලියට වඩා අඩු උෂ්ණත්වයක් අවශ්ය වන අතර, එය P-වර්ගයේ SiC උපස්ථර නිෂ්පාදනය කිරීමේ විශිෂ්ටත්වය පෙන්නුම් කරයි (වගුව 3) [33, 34].
රූපය 3: ප්රමුඛ SiC තනි ස්ඵටික වර්ධන ශිල්පීය ක්රම තුනක රූප සටහන: (අ) ද්රව අවධි එපිටැක්සි; (ආ) භෞතික වාෂ්ප ප්රවාහනය; (ඇ) ඉහළ උෂ්ණත්ව රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් වීම
වගුව 3: වැඩෙන SiC තනි ස්ඵටික සඳහා LPE, PVT සහ HTCVD සංසන්දනය [33, 34]
ද්රාවණ වර්ධනය යනු සංයෝග අර්ධ සන්නායක සකස් කිරීම සඳහා සම්මත තාක්ෂණයකි [36]. 1960 ගණන්වල සිට, පර්යේෂකයන් ද්රාවණය තුළ ස්ඵටිකයක් සංවර්ධනය කිරීමට උත්සාහ කර ඇත [37]. තාක්ෂණය දියුණු කළ පසු, වර්ධන පෘෂ්ඨයේ අධි සන්තෘප්තිය හොඳින් පාලනය කළ හැකි අතර, එමඟින් විසඳුම් ක්රමය උසස් තත්ත්වයේ තනි ස්ඵටික ඉන්ගෝට් ලබා ගැනීම සඳහා පොරොන්දු වූ තාක්ෂණයක් බවට පත් කරයි.
SiC තනි ස්ඵටිකයක ද්රාවණ වර්ධනය සඳහා, Si ප්රභවය ඉතා පිරිසිදු Si ද්රාවණයකින් පැන නගින අතර ග්රැෆයිට් කබොල ද්විත්ව අරමුණු සඳහා සේවය කරයි: තාපකය සහ C ද්රාව්ය ප්රභවය. C සහ Si අනුපාතය 1 ට ආසන්න වන විට SiC තනි ස්ඵටික පරිපූර්ණ ස්ටොයිකියෝමිතික අනුපාතය යටතේ වර්ධනය වීමට වැඩි ඉඩක් ඇති අතර එය අඩු දෝෂ ඝනත්වයක් පෙන්නුම් කරයි [28]. කෙසේ වෙතත්, වායුගෝලීය පීඩනයේදී, SiC ද්රවාංකයක් නොපෙන්වන අතර 2,000 °C ඉක්මවන උෂ්ණත්වවලදී වාෂ්පීකරණය හරහා සෘජුවම දිරාපත් වේ. න්යායාත්මක අපේක්ෂාවන්ට අනුව SiC දියවීම, Si-C ද්විමය අවධි රූප සටහනෙන් (රූපය 4) දැකිය හැකි පරිදි, උෂ්ණත්ව අනුක්රමය සහ ද්රාවණ පද්ධතිය අනුව දැඩි ලෙස සෑදිය හැකිය. Si ද්රාවණයේ C වැඩි වන තරමට 1at.% සිට 13at.% දක්වා වෙනස් වේ. ධාවක C අධි සන්තෘප්තිය, වර්ධන වේගය වේගවත් වන අතර, වර්ධනයේ අඩු C බලය C අධි සන්තෘප්තිය වන අතර එය 109 Pa පීඩනය සහ 3,200 °C ට වැඩි උෂ්ණත්වයන් ආධිපත්යය දරයි. එය අධි සන්තෘප්තිය සුමට මතුපිටක් නිපදවයි [22, 36-38]. 1,400 සහ 2,800 °C අතර උෂ්ණත්වයකදී, Si ද්රාවණයේදී C හි ද්රාව්යතාව 1at.% සිට 13at.% දක්වා වෙනස් වේ. වර්ධනයේ ගාමක බලය වන්නේ උෂ්ණත්ව අනුක්රමය සහ ද්රාවණ පද්ධතිය මගින් ආධිපත්යය දරන C අධි සන්තෘප්තියයි. C අධි සන්තෘප්තිය වැඩි වන තරමට වර්ධන වේගය වේගවත් වන අතර අඩු C අධි සන්තෘප්තිය සුමට මතුපිටක් නිපදවයි [22, 36-38].
රූපය 4: Si-C ද්විමය අවධි රූප සටහන [40]
සංක්රාන්ති ලෝහ මූලද්රව්ය හෝ දුර්ලභ-පෘථිවි මූලද්රව්ය මාත්රණය කිරීම වර්ධන උෂ්ණත්වය ඵලදායී ලෙස අඩු කරනවා පමණක් නොව, Si ද්රාවණයේ කාබන් ද්රාව්යතාව දැඩි ලෙස වැඩිදියුණු කිරීමට ඇති එකම ක්රමය බව පෙනේ. Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], ආදිය වැනි සංක්රාන්ති කාණ්ඩ ලෝහ හෝ Ce [81], Y [82], Sc, ආදිය වැනි දුර්ලභ පෘථිවි ලෝහ Si ද්රාවණයට එකතු කිරීමෙන් තාප ගතික සමතුලිතතාවයට ආසන්න තත්වයකදී කාබන් ද්රාව්යතාව 50at.% ඉක්මවීමට ඉඩ සලසයි. තවද, LPE තාක්ෂණය SiC හි P-වර්ගයේ මාත්රණය සඳහා හිතකර වන අතර, එය Al මිශ්ර කිරීමෙන් ලබා ගත හැකිය.
ද්රාවකය [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]. කෙසේ වෙතත්, Al ඇතුළත් කිරීම P-වර්ගයේ SiC තනි ස්ඵටිකවල ප්රතිරෝධකතාව වැඩි කිරීමට හේතු වේ [49, 56]. නයිට්රජන් මාත්රණය යටතේ N-වර්ගයේ වර්ධනයට අමතරව,
ද්රාවණ වර්ධනය සාමාන්යයෙන් නිෂ්ක්රීය වායු වායුගෝලයක සිදු වේ. හීලියම් (He) ආගන් වලට වඩා මිල අධික වුවද, එහි අඩු දුස්ස්රාවිතතාවය සහ ඉහළ තාප සන්නායකතාවය (ආගන් මෙන් 8 ගුණයක්) නිසා බොහෝ විද්වතුන් එයට කැමැත්තක් දක්වයි [85]. 4H-SiC හි සංක්රමණ අනුපාතය සහ Cr අන්තර්ගතය He සහ Ar වායුගෝලය යටතේ සමාන වේ, බීජ දරන්නාගේ විශාල තාප විසර්ජනය හේතුවෙන් Ar යටතේ වර්ධන වේගයට වඩා ඉහළ වර්ධන වේගයකින් මෙහි ප්රතිඵල ඇති බව ඔප්පු වී ඇත [68]. ඔහු වැඩුණු ස්ඵටික ඇතුළත හිස්තැන් සෑදීමට සහ ද්රාවණයේ ස්වයංසිද්ධ න්යෂ්ටිය සෑදීමට බාධා කරයි, එවිට සුමට මතුපිට රූප විද්යාවක් ලබා ගත හැකිය [86].
මෙම පත්රිකාව SiC උපාංගවල සංවර්ධනය, යෙදුම් සහ ගුණාංග සහ SiC තනි ස්ඵටික වර්ධනය සඳහා ප්රධාන ක්රම තුන හඳුන්වා දුන්නේය. පහත කොටස්වල, වත්මන් විසඳුම් වර්ධන ශිල්පීය ක්රම සහ අනුරූප ප්රධාන පරාමිතීන් සමාලෝචනය කරන ලදී. අවසාන වශයෙන්, විසඳුම් ක්රමය හරහා SiC තනි ස්ඵටිකවල තොග වර්ධනය සම්බන්ධයෙන් අභියෝග සහ අනාගත කටයුතු සාකච්ඡා කරන ලද ඉදිරි දැක්මක් යෝජනා කරන ලදී.
පළ කිරීමේ කාලය: ජූලි-01-2024