كرېمنىي كاربىد ئېپىتاكسىيال قەۋىتىنىڭ كەمتۈكلۈكلىرى نېمە؟

ئۆسۈشنىڭ يادرولۇق تېخنىكىسىSiC ئېپىتاكسىيالماتېرىياللار بىرىنچىدىن، نۇقساننى كونترول قىلىش تېخنىكىسى، بولۇپمۇ ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئىشلىمەسلىكى ياكى ئىشەنچلىكلىكىنىڭ تۆۋەنلىشىگە ئاسان ئۇچرايدىغان نۇقساننى كونترول قىلىش تېخنىكىسى ئۈچۈن. ئېپىتاكسىيە ئۆسۈش جەريانىدا ئاساسىي قاتلام نۇقسانلىرىنىڭ ئېپىتاكسىيە قەۋىتىگە كېڭىيىش مېخانىزمى، ئاساسىي قاتلام بىلەن ئېپىتاكسىيە قەۋىتى ئوتتۇرىسىدىكى چېگرا سىزىقىدىكى نۇقسانلارنىڭ يۆتكىلىش ۋە ئۆزگىرىش قانۇنىيىتى ۋە نۇقسانلارنىڭ يادرولىشىش مېخانىزمىنى تەتقىق قىلىش ئاساسىي قاتلام نۇقسانلىرى بىلەن ئېپىتاكسىيە قۇرۇلمىلىق نۇقسانلار ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتنى ئايدىڭلاشتۇرۇشنىڭ ئاساسى بولۇپ، ئاساسىي قاتلامنى تەكشۈرۈش ۋە ئېپىتاكسىيە جەريانىنى ئەلالاشتۇرۇشقا ئۈنۈملۈك يېتەكچىلىك قىلالايدۇ.

كەمچىلىكلىرىكرېمنىي كاربىد ئېپىتاكسىيال قەۋەتلىرىئاساسلىقى ئىككى تۈرگە بۆلىنىدۇ: كىرىستال كەمتۈكلۈكلىرى ۋە يۈزەكى مورفولوگىيە كەمتۈكلۈكلىرى. نۇقتىلىق كەمتۈكلۈكلەر، ۋىنت چىقىپ كېتىش، مىكرو تۇرۇبا كەمتۈكلۈكلىرى، گىرۋەك چىقىپ كېتىش قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالغان كىرىستال كەمتۈكلۈكلىرى، كۆپىنچە SiC ئاساسىي قەۋىتىدىكى كەمتۈكلۈكلەردىن كېلىپ چىقىدۇ ۋە ئېپىتاكسىيال قەۋەتكە تارقىلىدۇ. يۈزەكى مورفولوگىيە كەمتۈكلۈكلىرىنى مىكروسكوپ ئارقىلىق يالىڭاچ كۆز بىلەن بىۋاسىتە كۆرگىلى بولىدۇ ۋە تىپىك مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكلەرگە ئىگە. يۈزەكى مورفولوگىيە كەمتۈكلۈكلىرى ئاساسلىقى تۆۋەندىكىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ: چىزىق، ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈك، سەۋزە كەمتۈكلۈكى، چۈشۈش ۋە زەررىچە، 4-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك. ئېپىتاكسىيال جەرياندا، يات زەررىچىلەر، ئاساسىي قەۋەت كەمتۈكلۈكلىرى، يۈزەكى بۇزۇلۇش ۋە ئېپىتاكسىيال جەرياننىڭ چەتنىشى يەرلىك باسقۇچلۇق ئېقىم ئۆسۈش ھالىتىگە تەسىر كۆرسىتىپ، يۈزەكى مورفولوگىيە كەمتۈكلۈكلىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن.

1-جەدۋەل. SiC ئېپىتاكسىيال قەۋىتىدە ئورتاق ماترىتسا كەمتۈكلۈكلىرى ۋە يۈزەكى مورفولوگىيە كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ شەكىللىنىش سەۋەبلىرى

 

نۇقتا كەمتۈكلۈكلىرى

نۇقتا كەمتۈكلۈكلىرى بىرلا تور نۇقتىسى ياكى بىر قانچە تور نۇقتىسىدىكى بوش ئورۇنلار ياكى بوشلۇقلار ئارقىلىق شەكىللىنىدۇ، ھەمدە ئۇلارنىڭ بوشلۇق كېڭىيىشى بولمايدۇ. نۇقتا كەمتۈكلۈكلىرى ھەر بىر ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا، بولۇپمۇ ئىئون ئىمپلانتاتسىيەسىدە يۈز بېرىشى مۇمكىن. قانداقلا بولمىسۇن، ئۇلارنى بايقاش تەس، نۇقتا كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ ئۆزگىرىشى بىلەن باشقا كەمتۈكلۈكلەر ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتمۇ ئىنتايىن مۇرەككەپ.

 

مىكرو تۇرۇبا (MP)

مىكرو تۇرۇبا ئۆسۈش ئوقى بويىدا تارقىلىدىغان، Burgers ۋېكتورى <0001> بولغان بوش ۋىنتلىق چىقىش ئېغىزى. مىكرو تۇرۇبالارنىڭ دىئامېتىرى مىكروننىڭ بىر قىسمىدىن ئون نەچچە مىكرونغىچە بولىدۇ. مىكرو تۇرۇبالار SiC ۋافلىلىرىنىڭ يۈزىدە چوڭ ئۆڭكۈرگە ئوخشاش يۈزەكى ئالاھىدىلىكلەرنى كۆرسىتىدۇ. ئادەتتە، مىكرو تۇرۇبالارنىڭ زىچلىقى تەخمىنەن 0.1 ~ 1cm-2 بولۇپ، سودا ۋافلى ئىشلەپچىقىرىش سۈپىتىنى نازارەت قىلىشتا داۋاملىق تۆۋەنلەيدۇ.

 

ۋىنت چىقىرىش (TSD) ۋە گىرۋەك چىقىرىش (TED)

SiC دىكى چىقىشلار ئۈسكۈنىلەرنىڭ بۇزۇلۇشى ۋە مەغلۇب بولۇشىنىڭ ئاساسلىق مەنبەسى. ۋىنت چىقىشلىرى (TSD) ۋە گىرۋەك چىقىشلىرى (TED) ئۆسۈش ئوقى بويىچە يۈز بېرىدۇ، Burgers ۋېكتورلىرى ئايرىم-ئايرىم ھالدا <0001> ۋە 1/3<11–20> بولىدۇ.

ۋىنت چىقىش (TSD) ۋە گىرۋەك چىقىش (TED) نىڭ ھەر ئىككىسى ئاساسىي قاتلامدىن ۋافېر يۈزىگىچە سوزۇلۇپ، كىچىك ئۆڭكۈرگە ئوخشاش يۈز ئالاھىدىلىكلىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ (4b-رەسىم). ئادەتتە، گىرۋەك چىقىشنىڭ زىچلىقى ۋىنت چىقىشنىڭ زىچلىقىدىن تەخمىنەن 10 ھەسسە كۆپ بولىدۇ. ئۇزارتىلغان ۋىنت چىقىش، يەنى ئاساسىي قاتلامدىن ئېپىلې قەۋىتىگىچە سوزۇلغان، باشقا نۇقسانلارغا ئايلىنىپ، ئۆسۈش ئوقى بويىچە تارقىلىشى مۇمكىن.SiC ئېپىتاكسىيالئۆسۈش جەريانىدا، ۋىنت چىقىپ كېتىشلىرى ئۈستى-ئۈستىگە قويۇش كەمتۈكلۈكى (SF) ياكى سەۋزە كەمتۈكلۈكىگە ئايلاندۇرۇلىدۇ، ئېپىل قەۋەتلىرىدىكى گىرۋەك چىقىپ كېتىشلىرى بولسا ئېپىتاكسىيە ئۆسۈش جەريانىدا ئاساسىي قاتلامدىن مىراس قالغان ئاساسىي تۈزلەڭلىك چىقىپ كېتىشلىرىدىن (BPD) ئۆزگەرتىلىدۇ.

 

ئاساسىي تۈزلەڭلىك چىقىش (BPD)

SiC ئاساسىي تۈزلەڭلىكىگە جايلاشقان، Burgers ۋېكتورى 1/3 <11–20>. BPD لار SiC ۋافلىلىرىنىڭ يۈزىدە ئاز ئۇچرايدۇ. ئۇلار ئادەتتە زىچلىقى 1500 cm-2 بولغان ئاساسقا مەركەزلەشكەن، ئېپىلېمىنېت قەۋىتىدىكى زىچلىقى بولسا پەقەت 10 cm-2 ئەتراپىدا. فوتولۇمىنېتسېنسىيە (PL) ئارقىلىق BPD لارنى بايقاش 4c-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، سىزىقلىق ئالاھىدىلىكلەرنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. جەريانىداSiC ئېپىتاكسىيالئۆسۈش جەريانىدا، كېڭەيتىلگەن BPD لار ئۈستى-ئۈستىگە چۈشۈش يېرىقى (SF) ياكى گىرۋەك چىقىش يېرىقى (TED) غا ئايلىنىشى مۇمكىن.

 

ئۈستى-ئۈستىگە قويۇش خاتالىقلىرى (SF)

SiC ئاساسىي تۈزلەڭلىكىنىڭ ئۈستىنى يىغىش تەرتىپىدىكى كەمتۈكلۈكلەر. ئۈستىنى يىغىش كەمتۈكلۈكلىرى ئېپىتاكسىيال قەۋەتتە ئاساسىي قاتلامدا SF لارنى مىراس قىلىپ ئېلىش ئارقىلىق پەيدا بولۇشى ياكى ئاساسىي تۈزلەڭلىك چىقىشلىرى (BPD) ۋە يىپلىق ۋىنت چىقىشلىرى (TSD) نىڭ كېڭىيىشى ۋە ئۆزگىرىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك بولۇشى مۇمكىن. ئادەتتە، SF لارنىڭ زىچلىقى 1 cm-2 دىن تۆۋەن بولىدۇ، ھەمدە PL ئارقىلىق بايقالغاندا ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك ئالاھىدىلىكنى نامايان قىلىدۇ، بۇ رەسىم 4e دا كۆرسىتىلگەندەك. قانداقلا بولمىسۇن، SiC دا ھەر خىل ئۈستىنى يىغىش كەمتۈكلۈكلىرى شەكىللىنىشى مۇمكىن، مەسىلەن Shockley تىپى ۋە Frank تىپى، چۈنكى تۈزلەڭلىكلەر ئارىسىدىكى ئۈستىنى يىغىش ئېنېرگىيەسىنىڭ ئاز مىقداردىكى قالايمىقانلىشىشىمۇ ئۈستىنى يىغىش تەرتىپىدە زور دەرىجىدە قالايمىقانچىلىقنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن.

 

چۈشۈش

چۈشۈش كەمچىلىكى ئاساسلىقى ئۆسۈش جەريانىدا رېئاكسىيە كامېراسىنىڭ ئۈستۈنكى ۋە يان تاملىرىغا زەررىچىلەرنىڭ چۈشۈشىدىن كېلىپ چىقىدۇ، بۇنى رېئاكسىيە كامېراسىنىڭ گرافىت ئىستېمال بۇيۇملىرىنى ۋاقىتلىق ئاسراش جەريانىنى ئەلالاشتۇرۇش ئارقىلىق ئەلالاشتۇرغىلى بولىدۇ.

 

ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈك

بۇ 3C-SiC كۆپ تىپلىق قوشۇلما بولۇپ، 4g-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، ئاساسىي تۈزلەڭلىك يۆنىلىشى بويىچە SiC ئېپىل قەۋىتىنىڭ يۈزىگىچە سوزۇلىدۇ. ئۇ ئېپىتاكسىيەلىك ئۆسۈش جەريانىدا SiC ئېپىل قەۋىتىنىڭ يۈزىگە چۈشۈپ كېتىدىغان زەررىچىلەردىن ھاسىل بولۇشى مۇمكىن. زەررىچىلەر ئېپىل قەۋىتىگە سىڭىپ كىرىپ، ئۆسۈش جەريانىغا توسقۇنلۇق قىلىدۇ، نەتىجىدە 3C-SiC كۆپ تىپلىق قوشۇلما پەيدا بولىدۇ، بۇ ئۈچ بۇلۇڭلۇق رايوننىڭ چوققىسىغا جايلاشقان زەررىچىلەر بىلەن ئۆتكۈر بۇلۇڭلۇق ئۈچ بۇلۇڭلۇق يۈز ئالاھىدىلىكلىرىنى كۆرسىتىدۇ. نۇرغۇن تەتقىقاتلار يەنە كۆپ تىپلىق قوشۇلمالارنىڭ كېلىپ چىقىشىنى يۈزەكى چىزىقلار، مىكرو تۇرۇبا ۋە ئۆسۈش جەريانىنىڭ نامۇۋاپىق پارامېتىرلىرى بىلەن باغلايدۇ.

 

سەۋزە كەمچىلىكى

سەۋزە كەمتۈكلۈكى TSD ۋە SF ئاساسىي كىرىستال تۈزلەڭلىكىدە ئىككى ئۇچى بار، فىرانك تىپلىق چىقىش نۇقتىسى بىلەن ئاخىرلاشقان، سەۋزە كەمتۈكلۈكىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى پىرىزما شەكىللىك چىقىش نۇقتىسى بىلەن مۇناسىۋەتلىك بولغان بىر خىل ئۈستى-ئۈستىلەش كەمتۈكلۈكى. بۇ ئالاھىدىلىكلەرنىڭ بىرىكىشى سەۋزە كەمتۈكلۈكىنىڭ يۈزەكى شەكلىنى شەكىللەندۈرىدۇ، ئۇ 4f-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، زىچلىقى 1 cm-2 دىن تۆۋەن سەۋزە شەكلىگە ئوخشايدۇ. سەۋزە كەمتۈكلۈكلىرى سىلىقلاش چىزىقلىرى، TSD ياكى ئاساسىي قاتلام كەمتۈكلۈكلىرىدە ئاسانلا شەكىللىنىدۇ.

 

تىرناقلار

چىزىقلار ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا SiC ۋافلىلىرىنىڭ يۈزىدە پەيدا بولغان مېخانىكىلىق بۇزۇلۇشلار بولۇپ، 4-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك. SiC ئاساسىدىكى چىزىقلار ئېپىلې قەۋىتىنىڭ ئۆسۈشىگە توسقۇنلۇق قىلىشى، ئېپىلې قەۋىتى ئىچىدە بىر قاتار يۇقىرى زىچلىقتىكى چىقىشلارنى پەيدا قىلىشى ياكى چىزىقلار سەۋزە نۇقسانلىرىنىڭ شەكىللىنىشىنىڭ ئاساسى بولۇپ قېلىشى مۇمكىن. شۇڭا، SiC ۋافلىلىرىنى توغرا سىلىقلاش ناھايىتى مۇھىم، چۈنكى بۇ چىزىقلار ئۈسكۈنىنىڭ ئاكتىپ رايونىدا پەيدا بولغاندا ئۈسكۈنىنىڭ ئىقتىدارىغا زور تەسىر كۆرسىتىدۇ.

 

باشقا يۈزەكى مورفولوگىيە نۇقسانلىرى

باسقۇچلۇق توپلىنىش SiC ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش جەريانىدا شەكىللەنگەن يۈزەكى كەمتۈكلۈك بولۇپ، SiC ئېپىتاكسىيال قەۋىتىنىڭ يۈزىدە ئۇچلۇق ئۈچبۇلۇڭ ياكى تىراپېسىيە شەكىللىك ئالاھىدىلىكلەرنى پەيدا قىلىدۇ. يۈزەكى چۇقۇرلار، تۆشۈكلەر ۋە داغلار قاتارلىق باشقا نۇرغۇن يۈزەكى كەمتۈكلۈكلەر بار. بۇ كەمتۈكلۈكلەر ئادەتتە ئۆسۈش جەريانلىرىنىڭ ئەلالاشتۇرۇلمىغانلىقى ۋە سىلىقلاش زىيىنىنىڭ تولۇق چىقىرىۋېتىلمىگەنلىكىدىن كېلىپ چىقىدۇ، بۇ بولسا ئۈسكۈنە ئىقتىدارىغا سەلبىي تەسىر كۆرسىتىدۇ.