Аз замони кашфи он, карбиди кремний таваҷҷӯҳи васеъро ба худ ҷалб кардааст. Карбиди кремний аз нисфи атомҳои Si ва нисфи атомҳои C иборат аст, ки тавассути пайвандҳои ковалентӣ тавассути ҷуфтҳои электрон, ки орбиталҳои гибридии sp3-ро мубодила мекунанд, пайваст шудаанд. Дар воҳиди асосии сохтории монокристалли он, чор атоми Si дар сохтори тетраэдрии мунтазам ҷойгир шудаанд ва атоми C дар маркази тетраэдри мунтазам ҷойгир аст. Баръакс, атоми Si-ро инчунин метавон ҳамчун маркази тетраэдр ҳисоб кард, ки бо ин роҳ SiC4 ё CSi4-ро ташкил медиҳад. Сохтори тетраэдрӣ. Пайванди ковалентӣ дар SiC хеле ионӣ аст ва энергияи пайванди кремний-карбон хеле баланд аст, тақрибан 4.47 эВ. Аз сабаби энергияи пасти хатогии ҷамъкунӣ, кристаллҳои карбиди кремний дар раванди афзоиш ба осонӣ политипҳои гуногунро ташкил медиҳанд. Зиёда аз 200 политипи маълум мавҷуданд, ки онҳоро ба се категорияи асосӣ тақсим кардан мумкин аст: кубӣ, шашкунҷа ва тригоналӣ.
Дар айни замон, усулҳои асосии афзоиши кристаллҳои SiC инҳоянд: усули интиқоли буғи физикӣ (усули PVT), ҷойгиркунии буғи кимиёвии ҳарорати баланд (усули HTCVD), усули фазаи моеъ ва ғайра. Дар байни онҳо, усули PVT нисбатан пухта ва барои истеҳсоли оммавии саноатӣ мувофиқтар аст.
Усули ба ном PVT ба ҷойгир кардани кристаллҳои тухмии SiC дар болои тигель ва ҷойгир кардани хокаи SiC ҳамчун ашёи хом дар поёни тигель дахл дорад. Дар муҳити пӯшидаи ҳарорати баланд ва фишори паст, хокаи SiC зери таъсири градиенти ҳарорат ва фарқияти консентратсия сублиматсия мешавад ва ба боло ҳаракат мекунад. Усули интиқоли он ба наздикии кристалли тухмӣ ва сипас аз нав кристалл кардани он пас аз расидан ба ҳолати сершуда. Ин усул метавонад ба афзоиши назоратшавандаи андозаи кристалли SiC ва шаклҳои мушаххаси кристалл ноил гардад.
Аммо, истифодаи усули PVT барои парвариши кристаллҳои SiC ҳамеша нигоҳ доштани шароити муносиби афзоишро дар раванди афзоиши дарозмуддат талаб мекунад, вагарна он ба вайроншавии шабака оварда мерасонад ва ба сифати кристалл таъсир мерасонад. Аммо, афзоиши кристаллҳои SiC дар фазои пӯшида анҷом дода мешавад. Усулҳои муассири мониторинг кам ва тағирёбандаҳои зиёд мавҷуданд, аз ин рӯ назорати раванд душвор аст.
Дар раванди парвариши кристаллҳои SiC бо усули PVT, режими афзоиши ҷараёни зина ба зина (Step Flow Growth) механизми асосии афзоиши устувори шакли монокристаллӣ ҳисобида мешавад.
Атомҳои буғшудаи Si ва C дар нуқтаи каҷшавӣ бо атомҳои сатҳи кристаллӣ афзалиятнок пайваст мешаванд, ки дар он ҷо онҳо ядро мешаванд ва афзоиш меёбанд ва боиси он мешаванд, ки ҳар як зина ба таври мувозӣ ба пеш ҳаракат кунад. Вақте ки паҳнои зина дар сатҳи кристалл аз роҳи озоди диффузияи адатомҳо хеле зиёдтар аст, шумораи зиёди адатомҳо метавонанд ҷамъ шаванд ва ҳолати афзоиши дученака ба монанди ҷазира, ки ташаккул ёфтааст, ҳолати афзоиши ҷараёни зинаро вайрон мекунад, ки боиси аз даст додани маълумоти сохтори кристаллии 4H мегардад, ки боиси нуқсонҳои сершумор мегардад. Аз ин рӯ, танзими параметрҳои раванд бояд назорати сохтори зинаи сатҳро таъмин кунад ва бо ин роҳ пайдоиши нуқсонҳои полиморфиро пешгирӣ кунад, ба ҳадафи ба даст овардани шакли як кристаллӣ ноил гардад ва дар ниҳоят кристаллҳои баландсифат тайёр кунад.
Ҳамчун усули аввалини рушди кристаллҳои SiC, усули интиқоли физикии буғ айни замон усули маъмултарини афзоиши парвариши кристаллҳои SiC мебошад. Дар муқоиса бо дигар усулҳо, ин усул талаботи камтар ба таҷҳизоти афзоиш, раванди оддии афзоиш, қобилияти назорати қавӣ, таҳқиқоти нисбатан ҳамаҷонибаи рушд дорад ва аллакай ба татбиқи саноатӣ ноил гардидааст. Бартарии усули HTCVD дар он аст, ки он метавонад вафлҳои нимизолятсионӣ (n, p) ва тозагии баландро парвариш кунад ва метавонад консентратсияи допингро назорат кунад, то консентратсияи интиқолдиҳанда дар вафл байни 3 × 1013 ~ 5 × 1019 / см3 танзим карда шавад. Камбудиҳо остонаи баланди техникӣ ва саҳми пасти бозор мебошанд. Бо рушди технологияи афзоиши кристаллҳои SiC дар фазаи моеъ, он дар оянда потенсиали бузургеро дар пешрафти тамоми саноати SiC нишон медиҳад ва эҳтимолан як нуқтаи нави пешрафт дар рушди кристаллҳои SiC хоҳад буд.
Вақти нашр: 16 апрели соли 2024