Tangu ugunduzi wake, kabidi ya silikoni imevutia umakini mkubwa. Kabidi ya silikoni imeundwa na nusu atomi za Si na nusu atomi za C, ambazo zimeunganishwa na vifungo vya kovalenti kupitia jozi za elektroni zinazoshiriki obitali mseto za sp3. Katika kitengo cha msingi cha kimuundo cha fuwele yake moja, atomi nne za Si zimepangwa katika muundo wa kawaida wa tetrahedral, na atomi ya C iko katikati ya tetrahedron ya kawaida. Kinyume chake, atomi ya Si inaweza pia kuonekana kama kitovu cha tetrahedron, na hivyo kuunda SiC4 au CSi4. Muundo wa tetrahedral. Kifungo cha kovalenti katika SiC ni cha ioni nyingi, na nishati ya kifungo cha silicon-kaboni ni kubwa sana, kama 4.47eV. Kutokana na nishati ya chini ya kosa la mrundikano, fuwele za kabidi ya silikoni huunda kwa urahisi aina mbalimbali za politype wakati wa mchakato wa ukuaji. Kuna zaidi ya aina 200 zinazojulikana, ambazo zinaweza kugawanywa katika kategoria kuu tatu: ujazo, hexagonal na trigonal.
Kwa sasa, mbinu kuu za ukuaji wa fuwele za SiC ni pamoja na Mbinu ya Usafirishaji wa Mvuke wa Kimwili (njia ya PVT), Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali wa Joto la Juu (njia ya HTCVD), Mbinu ya Awamu ya Kioevu, n.k. Miongoni mwao, mbinu ya PVT imekomaa zaidi na inafaa zaidi kwa uzalishaji wa wingi wa viwandani.
Njia inayoitwa PVT inahusu kuweka fuwele za mbegu za SiC juu ya chombo cha kusulubishia, na kuweka unga wa SiC kama malighafi chini ya chombo cha kusulubishia. Katika mazingira yaliyofungwa ya halijoto ya juu na shinikizo la chini, unga wa SiC hupungua na kusogea juu chini ya hatua ya tofauti ya mteremko wa joto na mkusanyiko. Njia ya kuusafirisha hadi karibu na fuwele ya mbegu na kisha kuurudisha tena baada ya kufikia hali iliyojaa kupita kiasi. Njia hii inaweza kufikia ukuaji unaoweza kudhibitiwa wa ukubwa wa fuwele za SiC na aina maalum za fuwele.
Hata hivyo, kutumia mbinu ya PVT kukuza fuwele za SiC kunahitaji kudumisha hali zinazofaa za ukuaji wakati wa mchakato wa ukuaji wa muda mrefu, vinginevyo itasababisha mkanganyiko wa kimiani, na hivyo kuathiri ubora wa fuwele. Hata hivyo, ukuaji wa fuwele za SiC hukamilishwa katika nafasi iliyofungwa. Kuna mbinu chache za ufuatiliaji zenye ufanisi na vigezo vingi, kwa hivyo udhibiti wa mchakato ni mgumu.
Katika mchakato wa kukuza fuwele za SiC kwa kutumia mbinu ya PVT, hali ya ukuaji wa mtiririko wa hatua (Ukuaji wa Mtiririko wa Hatua) inachukuliwa kuwa utaratibu mkuu wa ukuaji thabiti wa umbo moja la fuwele.
Atomi za Si zilizovukizwa na atomi za C zitaunganishwa kwa upendeleo na atomi za uso wa fuwele kwenye sehemu ya kukwama, ambapo zitatoka na kukua, na kusababisha kila hatua kutiririka mbele sambamba. Wakati upana wa hatua kwenye uso wa fuwele unazidi sana njia isiyo na usambazaji ya adatomu, idadi kubwa ya adatomu zinaweza kukusanyika, na hali ya ukuaji kama kisiwa yenye pande mbili iliyoundwa itaharibu hali ya ukuaji wa mtiririko wa hatua, na kusababisha upotevu wa taarifa za muundo wa fuwele wa 4H, na kusababisha kasoro nyingi. Kwa hivyo, marekebisho ya vigezo vya mchakato lazima yafikie udhibiti wa muundo wa hatua ya uso, na hivyo kukandamiza uzalishaji wa kasoro za polimofi, kufikia lengo la kupata umbo moja la fuwele, na hatimaye kuandaa fuwele zenye ubora wa juu.
Kama mbinu ya ukuaji wa fuwele ya SiC iliyotengenezwa mapema zaidi, mbinu ya usafirishaji wa mvuke wa kimwili kwa sasa ndiyo njia kuu zaidi ya ukuaji wa fuwele za SiC. Ikilinganishwa na njia zingine, njia hii ina mahitaji ya chini ya vifaa vya ukuaji, mchakato rahisi wa ukuaji, udhibiti mkubwa, utafiti wa kina wa maendeleo, na tayari imefikia matumizi ya viwandani. Faida ya njia ya HTCVD ni kwamba inaweza kukuza wafers zinazopitisha hewa (n, p) na zenye usafi wa hali ya juu, na inaweza kudhibiti mkusanyiko wa doping ili mkusanyiko wa carrier kwenye wafer uweze kurekebishwa kati ya 3×1013~5×1019/cm3. Hasara ni kizingiti cha juu cha kiufundi na sehemu ndogo ya soko. Kadri teknolojia ya ukuaji wa fuwele ya SiC ya awamu ya kioevu inavyoendelea kukomaa, itaonyesha uwezo mkubwa katika kuendeleza tasnia nzima ya SiC katika siku zijazo na kuna uwezekano wa kuwa hatua mpya ya mafanikio katika ukuaji wa fuwele ya SiC.
Muda wa chapisho: Aprili-16-2024