Simula nang matuklasan ito, ang silicon carbide ay nakakuha ng malawakang atensyon. Ang silicon carbide ay binubuo ng kalahating Si atoms at kalahating C atoms, na pinagdurugtong ng mga covalent bond sa pamamagitan ng mga electron pair na nagbabahagi ng sp3 hybrid orbitals. Sa pangunahing structural unit ng single crystal nito, apat na Si atoms ang nakaayos sa isang regular na tetrahedral structure, at ang C atom ay matatagpuan sa gitna ng regular na tetrahedron. Sa kabaligtaran, ang Si atom ay maaari ding ituring na sentro ng tetrahedron, kaya bumubuo ng SiC4 o CSi4. Tetrahedral structure. Ang covalent bond sa SiC ay lubos na ionic, at ang silicon-carbon bond energy ay napakataas, humigit-kumulang 4.47eV. Dahil sa mababang stacking fault energy, ang mga silicon carbide crystals ay madaling bumubuo ng iba't ibang polytypes sa panahon ng proseso ng paglaki. Mayroong mahigit sa 200 kilalang polytypes, na maaaring hatiin sa tatlong pangunahing kategorya: cubic, hexagonal at trigonal.
Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing pamamaraan ng pagpapalago ng mga kristal na SiC ay kinabibilangan ng Physical Vapor Transport Method (PVT method), High Temperature Chemical Vapor Deposition (HTCVD method), Liquid Phase Method, atbp. Kabilang sa mga ito, ang pamamaraan ng PVT ay mas mature at mas angkop para sa industriyal na mass production.
Ang tinatawag na pamamaraan ng PVT ay tumutukoy sa paglalagay ng mga kristal ng binhi ng SiC sa ibabaw ng tunawan, at paglalagay ng pulbos ng SiC bilang hilaw na materyal sa ilalim ng tunawan. Sa isang saradong kapaligiran na may mataas na temperatura at mababang presyon, ang pulbos ng SiC ay nag-i-sublimate at gumagalaw pataas sa ilalim ng aksyon ng gradient ng temperatura at pagkakaiba ng konsentrasyon. Isang paraan ng pagdadala nito malapit sa kristal ng binhi at pagkatapos ay muling pagkikristal nito pagkatapos maabot ang isang supersaturated na estado. Ang pamamaraang ito ay maaaring makamit ang kontroladong paglaki ng laki ng kristal ng SiC at mga partikular na anyo ng kristal.
Gayunpaman, ang paggamit ng pamamaraang PVT upang mapalago ang mga kristal na SiC ay nangangailangan ng palaging pagpapanatili ng naaangkop na mga kondisyon ng paglaki sa panahon ng pangmatagalang proseso ng paglaki, kung hindi ay hahantong ito sa kaguluhan ng lattice, kaya nakakaapekto sa kalidad ng kristal. Gayunpaman, ang paglaki ng mga kristal na SiC ay natatapos sa isang saradong espasyo. Kakaunti ang epektibong mga pamamaraan ng pagsubaybay at maraming baryabol, kaya mahirap kontrolin ang proseso.
Sa proseso ng pagpapalago ng mga kristal na SiC gamit ang pamamaraang PVT, ang step flow growth mode (Step Flow Growth) ay itinuturing na pangunahing mekanismo para sa matatag na paglaki ng isang anyo ng kristal.
Ang mga singaw na atomo ng Si at atomo ng C ay mas pinipiling magdikit sa mga atomo ng ibabaw ng kristal sa kink point, kung saan sila mag-nucleate at lalago, na magiging sanhi ng pagdaloy ng bawat hakbang pasulong nang magkapareho. Kapag ang lapad ng hakbang sa ibabaw ng kristal ay higit na lumampas sa diffusion free path ng mga adatom, maaaring mag-agglomerate ang isang malaking bilang ng mga adatom, at ang two-dimensional island-like growth mode na nabuo ay sisira sa step flow growth mode, na magreresulta sa pagkawala ng impormasyon sa istruktura ng 4H na kristal, na magreresulta sa Maramihang mga depekto. Samakatuwid, ang pagsasaayos ng mga parameter ng proseso ay dapat makamit ang kontrol sa istruktura ng hakbang sa ibabaw, sa gayon ay mapigilan ang pagbuo ng mga polymorphic na depekto, na makakamit ang layunin ng pagkuha ng isang solong anyo ng kristal, at sa huli ay maghanda ng mga de-kalidad na kristal.
Bilang pinakamaagang binuong paraan ng pagpapalago ng kristal na SiC, ang paraan ng pisikal na transportasyon ng singaw ang kasalukuyang pinakapangunahing paraan ng pagpapalago para sa pagpapalago ng mga kristal na SiC. Kung ikukumpara sa ibang mga pamamaraan, ang pamamaraang ito ay may mas mababang mga kinakailangan para sa kagamitan sa pagpapalago, isang simpleng proseso ng pagpapalago, matibay na kakayahang kontrolin, medyo masusing pananaliksik sa pag-unlad, at nakamit na ang pang-industriya na aplikasyon. Ang bentahe ng pamamaraan ng HTCVD ay maaari nitong palaguin ang mga conductive (n, p) at high-purity semi-insulating wafer, at makontrol ang konsentrasyon ng doping upang ang konsentrasyon ng carrier sa wafer ay maaring isaayos sa pagitan ng 3×1013~5×1019/cm3. Ang mga disbentaha ay mataas na teknikal na threshold at mababang bahagi sa merkado. Habang patuloy na umuunlad ang teknolohiya ng pagpapalago ng kristal na SiC na likido, magpapakita ito ng malaking potensyal sa pagsulong ng buong industriya ng SiC sa hinaharap at malamang na maging isang bagong punto ng tagumpay sa pagpapalago ng kristal na SiC.
Oras ng pag-post: Abril 16, 2024