3-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، SiC يەككە كىرىستالىنى يۇقىرى سۈپەت ۋە ئۈنۈملۈك تەمىنلەشنى مەقسەت قىلغان ئۈچ ئاساسلىق تېخنىكا بار: سۇيۇق باسقۇچلۇق ئېپىتاكسىيە (LPE)، فىزىكىلىق پار توشۇش (PVT) ۋە يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق خىمىيىلىك پار چۆكمىسى (HTCVD). PVT SiC يەككە كىرىستال ئىشلەپچىقىرىشنىڭ ياخشى قوللىنىلغان جەريانى بولۇپ، چوڭ لېنتا ئىشلەپچىقارغۇچىلاردا كەڭ قوللىنىلىدۇ.
قانداقلا بولمىسۇن، بۇ ئۈچ جەرياننىڭ ھەممىسى تېز سۈرئەتتە تەرەققىي قىلماقتا ۋە يېڭىلىق يارىتىۋاتىدۇ. كەلگۈسىدە قايسى جەرياننىڭ كەڭ قوللىنىلىدىغانلىقىنى ھازىرچە ئېنىقلىغىلى بولمايدۇ. بولۇپمۇ يېقىنقى يىللاردىن بۇيان ئېرىتمە ئۆسۈشى ئارقىلىق يۇقىرى سۈپەتلىك SiC يەككە كىرىستال ھاسىل بولغانلىقى خەۋەر قىلىندى، سۇيۇق باسقۇچتا SiC نىڭ كۆپ مىقداردا ئۆسۈشى سۇبلىماتسىيە ياكى چۆكمە جەريانىغا قارىغاندا تۆۋەن تېمپېراتۇرىنى تەلەپ قىلىدۇ، ھەمدە P تىپلىق SiC ئاساسىي ماتېرىياللىرىنى ئىشلەپچىقىرىشتا مۇنەۋۋەرلىكنى نامايان قىلىدۇ (3-جەدۋەل) [33، 34].
3-رەسىم: ئۈچ ئاساسلىق SiC يەككە كىرىستاللىق ئۆستۈرۈش تېخنىكىسىنىڭ سىخېمىسى: (a) سۇيۇق باسقۇچلۇق ئېپىتاكسىيە؛ (b) فىزىكىلىق پار توشۇش؛ (c) يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق خىمىيىلىك پار چۆكمىسى
3-جەدۋەل: SiC يەككە كىرىستاللىرىنى ئۆستۈرۈشتە LPE، PVT ۋە HTCVD نى سېلىشتۇرۇش [33، 34]
ئېرىتمە ئۆستۈرۈش بىرىكمە يېرىم ئۆتكۈزگۈچ تەييارلاشنىڭ ئۆلچەملىك تېخنىكىسى [36]. 1960-يىللاردىن باشلاپ، تەتقىقاتچىلار ئېرىتمە ئىچىدىكى كىرىستالنى تەرەققىي قىلدۇرۇشقا ئۇرۇنۇپ كەلدى [37]. بۇ تېخنىكا تەرەققىي قىلدۇرۇلغاندىن كېيىن، ئۆسۈش يۈزىنىڭ تويۇنۇش دەرىجىسىنى ياخشى كونترول قىلغىلى بولىدۇ، بۇ ئېرىتمە ئۇسۇلىنى يۇقىرى سۈپەتلىك يەككە كىرىستاللىق قۇيما ئىشلەپچىقىرىشتىكى ئۈمىدۋار تېخنىكا قىلىدۇ.
SiC يەككە كىرىستالنىڭ ئېرىتمە ئۆسۈشى ئۈچۈن، Si مەنبەسى يۇقىرى ساپلىقتىكى Si ئېرىتمىسىدىن كېلىدۇ، گرافىت تىگېل ئىككى خىل مەقسەتكە خىزمەت قىلىدۇ: قىزىتقۇچ ۋە C ئېرىتمە مەنبەسى. C ۋە Si نىڭ نىسبىتى 1 گە يېقىن بولغاندا، SiC يەككە كىرىستاللىرىنىڭ ئەڭ ياخشى ستېخىئومېتىرىيەلىك نىسبەت ئاستىدا ئۆسۈش ئېھتىماللىقى يۇقىرى، بۇ كەمتۈكلۈك زىچلىقىنىڭ تۆۋەنلىكىنى كۆرسىتىدۇ [28]. قانداقلا بولمىسۇن، ئاتموسفېرا بېسىمىدا، SiC ئېرىش نۇقتىسىنى كۆرسەتمەيدۇ ۋە 2000 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا پارغا ئايلىنىش ئارقىلىق بىۋاسىتە پارچىلىنىدۇ. نەزەرىيەۋى مۆلچەرگە ئاساسلانغاندا، SiC ئېرىتمىسى پەقەت ئېغىر ئەھۋالدا شەكىللىنىدۇ، بۇنى Si-C ئىككىلىك باسقۇچ دىئاگراممىسىدىن (4-رەسىم) كۆرۈۋالغىلى بولىدۇ، بۇ تېمپېراتۇرا گرادۇسى ۋە ئېرىتمە سىستېمىسى ئارقىلىق كۆرۈلىدۇ. Si ئېرىتمىسىدىكى C قانچە يۇقىرى بولسا، %1at.% تىن %13at.% گىچە بولىدۇ. C نىڭ ئاشقۇن تويۇنۇشىنى قوزغىتىدۇ، ئۆسۈش سۈرئىتى شۇنچە تېز بولىدۇ، ئۆسۈشنىڭ تۆۋەن C كۈچى بولسا، C نىڭ ئاشقۇن تويۇنۇشى بولۇپ، ئۇ 109 Pa بېسىم ۋە 3200 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئۈستۈنلۈكنى ئىگىلەيدۇ. ئۇ ئارتۇق تويۇنۇش ئارقىلىق سىلىق يۈز ھاسىل قىلالايدۇ [22، 36-38]. تېمپېراتۇرا 1400 سېلسىيە گرادۇستىن 2800 سېلسىيە گرادۇسقىچە بولغان ئارىلىقتا، C نىڭ Si ئېرىتمىسىدىكى ئېرىشچانلىقى 1at.% تىن 13at.% كىچە بولىدۇ. ئۆسۈشنىڭ ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچى C ئارتۇق تويۇنۇش بولۇپ، تېمپېراتۇرا گرادۇسى ۋە ئېرىتمە سىستېمىسى تەرىپىدىن كونترول قىلىنىدۇ. C ئارتۇق تويۇنۇش قانچە يۇقىرى بولسا، ئۆسۈش سۈرئىتى شۇنچە تېز بولىدۇ، C ئارتۇق تويۇنۇش تۆۋەن بولسا، سىلىق يۈز ھاسىل قىلىدۇ [22، 36-38].
4-رەسىم: Si-C ئىككىلىك باسقۇچلۇق دىئاگرامما [40]
ئۆتكۈنچى مېتال ئېلېمېنتلىرى ياكى نادر يەر ئېلېمېنتلىرىنى قوشۇش ئۆسۈش تېمپېراتۇرىسىنى ئۈنۈملۈك تۆۋەنلىتىپلا قالماي، يەنە Si ئېرىتمىسىدىكى كاربون ئېرىشچانلىقىنى زور دەرىجىدە ياخشىلاشنىڭ بىردىنبىر يولىغا ئوخشايدۇ. Si ئېرىتمىسىگە Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80] قاتارلىق ئۆتكۈنچى گۇرۇپپا مېتاللىرىنى ياكى Ce [81], Y [82], Sc قاتارلىق نادر يەر مېتاللىرىنى قوشۇش، تېرمودىنامىكىلىق تەڭپۇڭلۇققا يېقىن ھالەتتە كاربون ئېرىشچانلىقىنىڭ %50 تىن ئېشىپ كېتىشىگە يول قويىدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا، LPE تېخنىكىسى SiC نىڭ P تىپلىق قوشۇلۇشىغا پايدىلىق بولۇپ، بۇنى Al نى قېتىشما قوشۇش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدۇ.
ئېرىتكۈچى [50، 53، 56، 59، 64، 71-73، 82، 83]. قانداقلا بولمىسۇن، Al نىڭ قوشۇلۇشى P تىپلىق SiC يەككە كرىستاللىرىنىڭ قارشىلىق كۈچىنىڭ ئېشىشىغا ئېلىپ كېلىدۇ [49، 56]. ئازوت قوشۇلغاندا N تىپلىق ئۆسۈشتىن باشقا،
ئېرىتمىنىڭ ئۆسۈشى ئادەتتە ئىنېرت گاز ئاتموسفېراسىدا يۈز بېرىدۇ. گېلىي (He) ئارگوندىن قىممەت بولسىمۇ، ئۇنىڭ يېپىشقاقلىقى تۆۋەن ۋە ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى يۇقىرى (ئارگوندىن 8 ھەسسە) بولغاچقا، نۇرغۇن ئالىملار ئۇنى ياقتۇرىدۇ [85]. 4H-SiC دىكى كۆچۈش سۈرئىتى ۋە Cr مىقدارى He ۋە Ar ئاتموسفېراسىدا ئوخشاش، Her ئاستىدا ئۆسۈش Ar ئاستىدا ئۆسۈشتىن يۇقىرى ئۆسۈش سۈرئىتىگە ئېرىشىدىغانلىقى ئىسپاتلاندى، چۈنكى ئۇرۇق تۇتقۇچنىڭ ئىسسىقلىق تارقىتىشى چوڭراق [68]. He ئۆسكەن كىرىستالنىڭ ئىچىدە بوشلۇقلارنىڭ شەكىللىنىشى ۋە ئېرىتمىدە ئۆزلۈكىدىن يادرو ھاسىل بولۇشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ، ئاندىن سىلىق يۈز شەكلىگە ئېرىشكىلى بولىدۇ [86].
بۇ ماقالىدە SiC ئۈسكۈنىلىرىنىڭ تەرەققىياتى، قوللىنىلىشى ۋە خۇسۇسىيەتلىرى، شۇنداقلا SiC يەككە كىرىستاللىرىنى ئۆستۈرۈشنىڭ ئۈچ ئاساسلىق ئۇسۇلى تونۇشتۇرۇلدى. كېيىنكى بۆلۈملەردە، ھازىرقى ئېرىتمە ئۆستۈرۈش تېخنىكىسى ۋە ئۇنىڭغا ماس كېلىدىغان ئاچقۇچلۇق پارامېتىرلار كۆزدىن كەچۈرۈلدى. ئاخىرىدا، ئېرىتمە ئۇسۇلى ئارقىلىق SiC يەككە كىرىستاللىرىنى كۆپ مىقداردا ئۆستۈرۈشكە مۇناسىۋەتلىك قىيىنچىلىقلار ۋە كەلگۈسىدىكى خىزمەتلەر مۇھاكىمە قىلىنغان بىر قاراش ئوتتۇرىغا قويۇلدى.
ئېلان قىلىنغان ۋاقىت: 2024-يىلى 7-ئاينىڭ 1-كۈنى