Apa sing tuwuh kristal karbida karbida?

Nyedhaki sic | Prinsip pertumbuhan kristal karbida karbida

Ing alam, kristal ana ing endi-endi, lan distribusi lan aplikasi sing ekstensif banget. Lan kristal beda duwe macem-macem struktur, properti lan cara persiapan. Nanging fitur sing umum yaiku atom ing Crystal kanthi rutin, lan kisi kanthi struktur tartamtu banjur dibentuk liwat tumpukan périodik. Mula, munculake bahan-bahan kristal biasane nampilake bentuk geometri biasa.

Substrate Material Carbide tunggal karbida (whereinafter diarani landasan SIC) uga minangka bahan kristal. Iki kalebu materi semikonduktor wide Bandgap, lan duwe kaluwihan resistensi voltase dhuwur, rintangan dhuwur, frekuensi dhuwur, minangka bahan dhasar kanggo nyiapake piranti elektronik sing dhuwur lan piranti RF berombong dhuwur.

Struktur kristal SIC

SIC minangka materi semikonduktor IV-IV dumadi saka karbon lan silikon ing rasio stikhiometric 1: 1, lan kekerasanane mung dadi kapindho.

Kaloro karbon lan silikon atom duwe 4 elektron valen, sing bisa mbentuk 4 ikatan kovalen. Unit struktural dhasar Crystal, SIC Tetrahedron, muncul saka ikatan tetrahedral ing antarane silikon lan atom karbon. Nomer koordinasi loro silikon lan karbon yaiku 4, i.e. Saben atom karbon duwe 4 atom silikon duwe 4 atom silikon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon uga duwe 4 atom karbon.

Minangka bahan kristal, lanctrasi SIC uga duwe karakteristik tumpukan lapisan atom. Lapisan diatomik si-c ditumpuk sadawane [0001] menyang bedane cilik ing energi obligasi ing lapisan, mode sambungan sing beda-beda gampang digawe saka antarane lapisan atom, sing luwih saka 200 saka polytype sic. Polytype umum kalebu 2h-SIC, 3C-SIC, 4H-SIC, 6h-SIC, 15R-SIC, lsp. Sanajan beda polypipe SIC duwe komposisi kimia sing padha, sifat fisik, utamane ambane bandgap, mobilitas operator lan karakteristik liyane beda. Lan sifat-sifat 4h polytype luwih cocog kanggo aplikasi semikonduktor.

2h-sic

4h-sic

6h-sic

Parameter wutah kayata suhu lan tekanan mempengaruhi stabilitas 4h-sic sajrone proses pertumbuhan. Mula, supaya entuk bahan kristal siji kanthi kualitas lan keseragaman, paramèter kayata suhu tuwuh, tekanan wutah lan tingkat pertumbuhan kudu dikendhaleni sajrone persiapan kasebut.

Cara Persiapan SIC: Cara Pengangkutan Fisik (Pvt)

Saiki, metode persiapan karbida silikon yaiku cara transportasi beluk fisik (Pvt), metode pendhapatan kimia suhu (HTCVD), lan metode phase cair (LPE). Lan PVT minangka metode ide utama sing cocog kanggo produksi massa industri.

(a) gambar saka cara wutah PVT kanggo boules SIC lan 

(b) 2D Visualisasi wutah PVT menyang gambar apik babagan morfologi lan antarmuka pertumbuhan kristal lan kahanan

Sajrone pertumbuhan PVT, kristal SIC diselehake ing sisih ndhuwur bisa uga ana bahan sumber (bubuk sic) dilebokake ing ngisor. Ing lingkungan sing ditutup kanthi suhu lan tekanan sing kurang, bubuk sic, banjur transportasi munggah menyang papan sing beda-beda ing suhu sing beda-beda suhu. Lan bakal bisa mbalekake sawise tekan negara supersaturated. Liwat metode iki, ukuran lan poltipype kristal SIC bisa dikendhaleni.

Nanging, cara PVT mbutuhake njaga kahanan wutah sing cocog ing saindenging proses wutah, yen ora bakal nyebabake kelainan kisi lan cacat sing ora disenengi. Kajaba iku, pertumbuhan kristal SIC rampung ing papan sing ditutup kanthi metode pemantauan winates lan akeh variabel, saengga kontrol proses kasebut angel.

Mekanisme utama kanggo tuwuh kristal tunggal: wutah aliran aliran

Ing proses kristal SIC kanthi metode PVT, pertumbuhan aliran langkah dianggep mekanisme utama kanggo mbentuk kristal siji. Atom sing diolehake lan c sing wis vaporsized bakal luwih apik karo atom ing permukaan kristal ing langkah lan kinks, ing ngendi dheweke bakal nukleate lan tuwuh, supaya saben langkah mili ing podo. Nalika jembaré ing antarané saben langkah ing permukaan wutah luwih gedhe tinimbang dalan sing gratis saka atom sing dibentuk, lan mbentuk pokoken aliran aliran, sing bakal ngrusak mode pertumbuhan aliran liyane tinimbang 4h. Mula, panyesuaian paramèter proses sing tujuane kanggo ngontrol struktur langkah ing permukaan wutah, supaya bisa nyegah pembentukan polypypes sing ora dikepengini, lan entuk target kristal 4h, lan pungkasane nyiapake kristal sing bermutu.

Langkah Stow Wutah kanggo Kristal Tunggal SIC

Wutah saka kristal yaiku langkah pertama kanggo nyiyapake landasan SIC kanthi kualitas. Sadurunge digunakake, 4h-sic ingot kudu ngliwati pirang-pirang proses kayata irisan, lappa, ngilang, polish, ngresiki lan mriksa. Minangka bahan sing angel nanging cerah, tunggal tunggal kristal uga duwe syarat teknis kanggo langkah-langkah wafer. Kerusakan sing digawe ing saben proses bisa uga duwe keturunan tartamtu, pindhah menyang proses sabanjure lan pungkasane mengaruhi kualitas produk. Mula, teknologi Wahit sing efisien kanggo SIC landasan uga narik kawigatosan industri.