Kremniy karbidi kashf etilganidan beri keng e'tiborni tortdi. Kremniy karbidi yarim Si atomlari va yarim C atomlaridan iborat bo'lib, ular sp3 gibrid orbitallarini baham ko'radigan elektron juftlari orqali kovalent bog'lanishlar orqali bog'langan. Uning monokristalining asosiy strukturaviy birligida to'rtta Si atomi muntazam tetraedr strukturasida joylashgan va C atomi muntazam tetraedr markazida joylashgan. Aksincha, Si atomi tetraedr markazi sifatida ham qaralishi mumkin, shu bilan SiC4 yoki CSi4 hosil qiladi. Tetraedr strukturasi. SiC dagi kovalent bog'lanish yuqori ionli bo'lib, kremniy-uglerod bog'lanish energiyasi juda yuqori, taxminan 4,47 eV. Past yig'ilish yorig'i energiyasi tufayli kremniy karbid kristallari o'sish jarayonida osongina turli xil politiplarni hosil qiladi. 200 dan ortiq ma'lum politiplar mavjud bo'lib, ularni uchta asosiy toifaga bo'lish mumkin: kubik, olti burchakli va trigonal.
Hozirgi vaqtda SiC kristallarini o'stirishning asosiy usullari orasida fizik bug'larni tashish usuli (PVT usuli), yuqori haroratli kimyoviy bug'larni cho'ktirish (HTCVD usuli), suyuq faza usuli va boshqalar mavjud. Ular orasida PVT usuli yanada rivojlangan va sanoat ommaviy ishlab chiqarish uchun ko'proq mos keladi.
PVT usuli deb ataladigan usul SiC urug' kristallarini tigelning ustiga qo'yishni va SiC kukunini xom ashyo sifatida tigelning pastki qismiga qo'yishni anglatadi. Yuqori harorat va past bosimli yopiq muhitda SiC kukuni sublimatsiya qiladi va harorat gradiyenti va konsentratsiya farqi ta'sirida yuqoriga qarab harakatlanadi. Uni urug' kristalining atrofiga tashish va keyin o'ta to'yingan holatga yetgandan so'ng uni qayta kristallashtirish usuli. Bu usul SiC kristal o'lchamining va o'ziga xos kristal shakllarining boshqariladigan o'sishiga erishishi mumkin.
Biroq, SiC kristallarini o'stirish uchun PVT usulidan foydalanish uzoq muddatli o'sish jarayonida har doim tegishli o'sish sharoitlarini saqlab turishni talab qiladi, aks holda bu panjara buzilishiga olib keladi va shu bilan kristall sifatiga ta'sir qiladi. Biroq, SiC kristallarining o'sishi yopiq joyda amalga oshiriladi. Samarali monitoring usullari kam va ko'plab o'zgaruvchilar mavjud, shuning uchun jarayonni boshqarish qiyin.
SiC kristallarini PVT usuli bilan o'stirish jarayonida, bosqichma-bosqich oqim o'sish rejimi (Step Flow Growth) monokristal shaklining barqaror o'sishining asosiy mexanizmi hisoblanadi.
Bug'langan Si va C atomlari kristall sirt atomlari bilan egilish nuqtasida afzalroq bog'lanadi, u yerda ular yadrolanadi va o'sadi, bu esa har bir bosqichning parallel ravishda oldinga oqishiga olib keladi. Kristall yuzasidagi bosqich kengligi adatomlarning diffuziyasiz yo'lidan ancha oshib ketganda, ko'p sonli adatomlar aglomeratsiyalanishi mumkin va hosil bo'lgan ikki o'lchovli orolga o'xshash o'sish rejimi bosqich oqimining o'sish rejimini buzadi, natijada 4H kristall tuzilishi haqidagi ma'lumotlar yo'qoladi va natijada bir nechta nuqsonlar paydo bo'ladi. Shuning uchun, jarayon parametrlarini sozlash sirt bosqich tuzilishini boshqarishga erishishi kerak, shu bilan polimorfik nuqsonlar paydo bo'lishini bostiradi, bitta kristall shaklini olish maqsadiga erishadi va oxir-oqibat yuqori sifatli kristallar tayyorlanadi.
Eng qadimgi ishlab chiqilgan SiC kristallarini o'stirish usuli sifatida, fizik bug'larni tashish usuli hozirda SiC kristallarini o'stirishning eng keng tarqalgan o'stirish usuli hisoblanadi. Boshqa usullar bilan taqqoslaganda, bu usul o'stirish uskunalariga nisbatan pastroq talablarga, oddiy o'stirish jarayoniga, kuchli boshqarilishi mumkinligiga, nisbatan puxta ishlab chiqish tadqiqotlariga ega va allaqachon sanoat qo'llanilishiga erishgan. HTCVD usulining afzalligi shundaki, u o'tkazuvchan (n, p) va yuqori toza yarim izolyatsiyalovchi plastinkalarni o'stirishi mumkin va plastinkadagi tashuvchi konsentratsiyasi 3 × 1013 ~ 5 × 1019 / sm3 oralig'ida sozlanishi uchun qo'shimcha konsentratsiyasini boshqarishi mumkin. Kamchiliklari yuqori texnik chegara va past bozor ulushidir. Suyuq fazali SiC kristallarini o'stirish texnologiyasi rivojlanib borishi bilan, u kelajakda butun SiC sanoatini rivojlantirishda katta salohiyatga ega bo'ladi va SiC kristallarini o'sishida yangi yutuq nuqtasi bo'lishi mumkin.
Nashr vaqti: 2024-yil 16-aprel