కనుగొనబడినప్పటి నుండి, సిలికాన్ కార్బైడ్ విస్తృతమైన దృష్టిని ఆకర్షించింది. సిలికాన్ కార్బైడ్ సగం Si పరమాణువులు మరియు సగం C పరమాణువులతో కూడి ఉంటుంది, ఇవి sp3 హైబ్రిడ్ ఆర్బిటాల్లను పంచుకునే ఎలక్ట్రాన్ జతల ద్వారా సమయోజనీయ బంధాలతో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. దీని ఏక స్ఫటికం యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణ యూనిట్లో, నాలుగు Si పరమాణువులు ఒక క్రమ చతుర్ముఖి నిర్మాణంలో అమర్చబడి ఉంటాయి, మరియు C పరమాణువు ఆ క్రమ చతుర్ముఖి కేంద్రంలో ఉంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, Si పరమాణువును కూడా చతుర్ముఖి కేంద్రంగా పరిగణించవచ్చు, తద్వారా SiC4 లేదా CSi4 చతుర్ముఖి నిర్మాణం ఏర్పడుతుంది. SiC లోని సమయోజనీయ బంధం అత్యంత అయానికమైనది, మరియు సిలికాన్-కార్బన్ బంధ శక్తి చాలా ఎక్కువగా, సుమారు 4.47eV ఉంటుంది. తక్కువ స్టాకింగ్ ఫాల్ట్ శక్తి కారణంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ స్ఫటికాలు పెరుగుదల ప్రక్రియలో సులభంగా వివిధ పాలిటైప్లను ఏర్పరుస్తాయి. 200 కంటే ఎక్కువ తెలిసిన పాలిటైప్లు ఉన్నాయి, వీటిని మూడు ప్రధాన వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: క్యూబిక్, హెక్సాగోనల్ మరియు ట్రైగోనల్.
ప్రస్తుతం, SiC స్ఫటికాల ప్రధాన వృద్ధి పద్ధతులలో ఫిజికల్ వేపర్ ట్రాన్స్పోర్ట్ మెథడ్ (PVT పద్ధతి), హై టెంపరేచర్ కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (HTCVD పద్ధతి), లిక్విడ్ ఫేజ్ మెథడ్ మొదలైనవి ఉన్నాయి. వీటిలో, PVT పద్ధతి మరింత పరిణతి చెందినది మరియు పారిశ్రామిక భారీ ఉత్పత్తికి మరింత అనువైనది.
PVT పద్ధతి అని పిలవబడే విధానంలో, క్రూసిబుల్ పైభాగంలో SiC సీడ్ క్రిస్టల్స్ను, మరియు అడుగుభాగంలో SiC పౌడర్ను ముడి పదార్థంగా ఉంచుతారు. అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు అల్ప పీడనం గల మూసివున్న వాతావరణంలో, ఉష్ణోగ్రతా ప్రవణత మరియు గాఢతా వ్యత్యాసం యొక్క చర్య వలన SiC పౌడర్ ఉత్పతనం చెంది పైకి కదులుతుంది. దీనిని సీడ్ క్రిస్టల్ సమీపానికి రవాణా చేసి, ఆపై అతిసంతృప్త స్థితికి చేరుకున్నాక పునఃస్ఫటికీకరణ చేసే పద్ధతి ఇది. ఈ పద్ధతి ద్వారా SiC క్రిస్టల్ పరిమాణంలో నియంత్రించదగిన పెరుగుదలను మరియు నిర్దిష్ట క్రిస్టల్ రూపాలను సాధించవచ్చు.
అయితే, PVT పద్ధతిని ఉపయోగించి SiC స్ఫటికాలను పెంచేటప్పుడు, దీర్ఘకాలిక పెరుగుదల ప్రక్రియలో ఎల్లప్పుడూ సరైన పెరుగుదల పరిస్థితులను నిర్వహించడం అవసరం. లేకపోతే, అది లాటిస్ అస్తవ్యస్తతకు దారితీసి, తద్వారా స్ఫటికం యొక్క నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, SiC స్ఫటికాల పెరుగుదల ఒక మూసి ఉన్న ప్రదేశంలో పూర్తవుతుంది. సమర్థవంతమైన పర్యవేక్షణ పద్ధతులు తక్కువగా ఉండటం మరియు అనేక చరరాశులు ఉండటం వలన, ప్రక్రియ నియంత్రణ కష్టంగా ఉంటుంది.
PVT పద్ధతి ద్వారా SiC స్ఫటికాలను పెంచే ప్రక్రియలో, ఒకే స్ఫటిక రూపం యొక్క స్థిరమైన పెరుగుదలకు స్టెప్ ఫ్లో గ్రోత్ విధానం (Step Flow Growth) ప్రధాన యంత్రాంగంగా పరిగణించబడుతుంది.
బాష్పీభవనం చెందిన Si పరమాణువులు మరియు C పరమాణువులు వంపు బిందువు వద్ద స్ఫటిక ఉపరితల పరమాణువులతో ప్రాధాన్యత క్రమంలో బంధం ఏర్పరుస్తాయి, అక్కడ అవి కేంద్రకమై వృద్ధి చెందుతాయి, దీనివల్ల ప్రతి మెట్టు సమాంతరంగా ముందుకు ప్రవహిస్తుంది. స్ఫటిక ఉపరితలంపై మెట్టు వెడల్పు, అడాటమ్ల వ్యాపన స్వేచ్ఛా మార్గాన్ని బాగా మించిపోయినప్పుడు, పెద్ద సంఖ్యలో అడాటమ్లు ఒకచోట చేరవచ్చు, మరియు ఏర్పడిన ద్విమితీయ ద్వీపం వంటి వృద్ధి విధానం, మెట్టు ప్రవాహ వృద్ధి విధానాన్ని నాశనం చేస్తుంది, ఫలితంగా 4H స్ఫటిక నిర్మాణ సమాచారం కోల్పోవడం జరిగి, బహుళ లోపాలు ఏర్పడతాయి. అందువల్ల, ప్రక్రియ పారామితులను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా ఉపరితల మెట్టు నిర్మాణాన్ని నియంత్రించాలి, తద్వారా బహురూప లోపాల ఉత్పత్తిని అణచివేసి, ఏక స్ఫటిక రూపాన్ని పొందే లక్ష్యాన్ని సాధించి, అంతిమంగా అధిక-నాణ్యత గల స్ఫటికాలను తయారు చేయాలి.
మొట్టమొదటగా అభివృద్ధి చేయబడిన SiC క్రిస్టల్ వృద్ధి పద్ధతిగా, ఫిజికల్ వేపర్ ట్రాన్స్పోర్ట్ పద్ధతి ప్రస్తుతం SiC క్రిస్టల్స్ను పెంచడానికి అత్యంత ప్రధానమైన వృద్ధి పద్ధతిగా ఉంది. ఇతర పద్ధతులతో పోలిస్తే, ఈ పద్ధతికి వృద్ధి పరికరాల అవసరాలు తక్కువ, వృద్ధి ప్రక్రియ సరళంగా ఉంటుంది, నియంత్రణ సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది, అభివృద్ధి పరిశోధన కూడా చాలా క్షుణ్ణంగా జరిగింది, మరియు ఇది ఇప్పటికే పారిశ్రామిక అనువర్తనాన్ని సాధించింది. HTCVD పద్ధతి యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఇది వాహక (n, p) మరియు అధిక-స్వచ్ఛత గల సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ వేఫర్లను పెంచగలదు, మరియు డోపింగ్ గాఢతను నియంత్రించగలదు, తద్వారా వేఫర్లోని క్యారియర్ గాఢతను 3×10¹³ నుండి 5×10¹⁹/cm³ మధ్య సర్దుబాటు చేయవచ్చు. దీని ప్రతికూలతలు అధిక సాంకేతిక పరిమితి మరియు తక్కువ మార్కెట్ వాటా. లిక్విడ్-ఫేజ్ SiC క్రిస్టల్ వృద్ధి సాంకేతికత పరిపక్వత చెందుతున్న కొద్దీ, ఇది భవిష్యత్తులో మొత్తం SiC పరిశ్రమను అభివృద్ధి చేయడంలో గొప్ప సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది మరియు SiC క్రిస్టల్ వృద్ధిలో ఒక కొత్త పురోగతి బిందువుగా మారే అవకాశం ఉంది.
పోస్ట్ చేసిన సమయం: ఏప్రిల్-16-2024