Që nga zbulimi i tij, karbidi i silicit ka tërhequr vëmendje të gjerë. Karbidi i silicit përbëhet nga gjysma e atomeve Si dhe gjysma e atomeve C, të cilat janë të lidhura me anë të lidhjeve kovalente përmes çifteve të elektroneve që ndajnë orbitale hibride sp3. Në njësinë bazë strukturore të kristalit të tij të vetëm, katër atome Si janë rregulluar në një strukturë të rregullt tetraedrale, dhe atomi C ndodhet në qendër të tetraedrit të rregullt. Anasjelltas, atomi i Si mund të konsiderohet edhe si qendra e tetraedrit, duke formuar kështu SiC4 ose CSi4. Struktura tetraedrale. Lidhja kovalente në SiC është shumë jonike, dhe energjia e lidhjes silic-karbon është shumë e lartë, rreth 4.47eV. Për shkak të energjisë së ulët të defektit të grumbullimit, kristalet e karbidit të silicit formojnë lehtësisht politipe të ndryshme gjatë procesit të rritjes. Ekzistojnë më shumë se 200 politipe të njohura, të cilat mund të ndahen në tre kategori kryesore: kub, gjashtëkëndor dhe trigonal.
Aktualisht, metodat kryesore të rritjes së kristaleve SiC përfshijnë Metodën e Transportit Fizik të Avujve (metoda PVT), Depozitimin Kimik të Avujve në Temperaturë të Lartë (metoda HTCVD), Metodën e Fazës së Lëngshme, etj. Midis tyre, metoda PVT është më e pjekur dhe më e përshtatshme për prodhimin masiv industrial.
E ashtuquajtura metodë PVT i referohet vendosjes së kristaleve të farës së SiC në majë të enës së shkrirjes dhe vendosjes së pluhurit të SiC si lëndë e parë në fund të enës së shkrirjes. Në një mjedis të mbyllur me temperaturë të lartë dhe presion të ulët, pluhuri i SiC sublimon dhe lëviz lart nën veprimin e gradientit të temperaturës dhe ndryshimit të përqendrimit. Një metodë për transportimin e tij në afërsi të kristalit të farës dhe më pas rikristalizimin e tij pasi të arrijë një gjendje të mbingopur. Kjo metodë mund të arrijë rritje të kontrollueshme të madhësisë së kristalit të SiC dhe formave specifike të kristalit.
Megjithatë, përdorimi i metodës PVT për të rritur kristalet SiC kërkon gjithmonë ruajtjen e kushteve të përshtatshme të rritjes gjatë procesit afatgjatë të rritjes, përndryshe do të çojë në çrregullim të rrjetës, duke ndikuar kështu në cilësinë e kristalit. Megjithatë, rritja e kristaleve SiC përfundon në një hapësirë të mbyllur. Ka pak metoda efektive monitorimi dhe shumë variabla, kështu që kontrolli i procesit është i vështirë.
Në procesin e rritjes së kristaleve SiC me metodën PVT, mënyra e rritjes me rrjedhë hap pas hapi (Step Flow Growth) konsiderohet të jetë mekanizmi kryesor për rritjen e qëndrueshme të një forme të vetme kristali.
Atomet e avulluara të Si dhe atomet e C do të lidhen në mënyrë preferenciale me atomet e sipërfaqes së kristalit në pikën e përdredhjes, ku ato do të formohen dhe do të rriten, duke bërë që çdo hap të rrjedhë përpara paralelisht. Kur gjerësia e hapit në sipërfaqen e kristalit tejkalon shumë rrugën e lirë të difuzionit të adatomeve, një numër i madh adatomesh mund të agglomerohen, dhe mënyra e rritjes dy-dimensionale e formuar në formë ishulli do të shkatërrojë mënyrën e rritjes së rrjedhës së hapit, duke rezultuar në humbjen e informacionit të strukturës kristalore 4H, duke rezultuar në defekte të shumëfishta. Prandaj, rregullimi i parametrave të procesit duhet të arrijë kontrollin e strukturës sipërfaqësore të hapit, duke shtypur kështu gjenerimin e defekteve polimorfike, duke arritur qëllimin e marrjes së një forme të vetme kristali dhe në fund të fundit duke përgatitur kristale me cilësi të lartë.
Si metoda më e hershme e zhvilluar e rritjes së kristaleve SiC, metoda e transportit fizik të avullit është aktualisht metoda më e zakonshme e rritjes për rritjen e kristaleve SiC. Krahasuar me metodat e tjera, kjo metodë ka kërkesa më të ulëta për pajisje rritjeje, një proces të thjeshtë rritjeje, kontrollueshmëri të fortë, kërkime zhvillimi relativisht të hollësishme dhe tashmë ka arritur aplikim industrial. Avantazhi i metodës HTCVD është se ajo mund të rrisë pllaka gjysmë-izoluese përçuese (n, p) dhe me pastërti të lartë, dhe mund të kontrollojë përqendrimin e dopingut në mënyrë që përqendrimi i bartësit në pllaka të jetë i rregullueshëm midis 3×1013~5×1019/cm3. Disavantazhet janë pragu i lartë teknik dhe pjesa e ulët e tregut. Ndërsa teknologjia e rritjes së kristaleve SiC në fazë të lëngshme vazhdon të përparojë, ajo do të tregojë potencial të madh në avancimin e të gjithë industrisë SiC në të ardhmen dhe ka të ngjarë të jetë një pikë e re përparimi në rritjen e kristaleve SiC.
Koha e postimit: 16 Prill 2024