Węglik krzemu (SiC), jako rodzaj materiału półprzewodnikowego o szerokiej przerwie energetycznej, odgrywa coraz ważniejszą rolę w zastosowaniach współczesnej nauki i technologii. Węglik krzemu charakteryzuje się doskonałą stabilnością termiczną, wysoką tolerancją na pole elektryczne, celowym przewodnictwem i innymi doskonałymi właściwościami fizycznymi i optycznymi, i jest szeroko stosowany w urządzeniach optoelektronicznych i solarnych. Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na bardziej wydajne i stabilne urządzenia elektroniczne, opanowanie technologii rozwoju węglika krzemu stało się gorącym tematem.
Ile zatem wiesz o procesie wzrostu SiC?
Dzisiaj omówimy trzy główne techniki wzrostu monokryształów węglika krzemu: fizyczny transport z fazy gazowej (PVT), epitaksja w fazie ciekłej (LPE) i osadzanie chemiczne z fazy gazowej w wysokiej temperaturze (HT-CVD).
Metoda fizycznego transferu pary (PVT)
Metoda fizycznego transferu z fazy gazowej jest jedną z najczęściej stosowanych metod wzrostu węglika krzemu. Wzrost monokrystalicznego węglika krzemu opiera się głównie na sublimacji proszku krzemionkowego i ponownym osadzaniu go na krysztale zarodkowym w warunkach wysokiej temperatury. W zamkniętym tyglu grafitowym proszek węglika krzemu jest podgrzewany do wysokiej temperatury, a poprzez kontrolowany gradient temperatury para wodna węglika krzemu skrapla się na powierzchni kryształu zarodkowego i stopniowo tworzy monokryształ o dużych rozmiarach.
Zdecydowana większość monokrystalicznego SiC, który obecnie oferujemy, jest wytwarzana w ten sposób. Jest to również główny nurt w branży.
Epitaksja w fazie ciekłej (LPE)
Kryształy węglika krzemu są wytwarzane metodą epitaksji w fazie ciekłej, w procesie wzrostu kryształów na granicy faz ciało stałe-ciecz. W tej metodzie proszek węglika krzemu rozpuszcza się w roztworze krzemowo-węglowym w wysokiej temperaturze, a następnie obniża się ją, co powoduje wytrącenie węglika krzemu z roztworu i wzrost kryształów zaszczepiających. Główną zaletą metody LPE jest możliwość uzyskania wysokiej jakości kryształów w niższej temperaturze wzrostu, stosunkowo niski koszt i możliwość produkcji na dużą skalę.
Wysokotemperaturowe chemiczne osadzanie z fazy gazowej (HT-CVD)
Poprzez wprowadzenie gazu zawierającego krzem i węgiel do komory reakcyjnej w wysokiej temperaturze, monokrystaliczna warstwa węglika krzemu osadza się bezpośrednio na powierzchni kryształu zaszczepiającego w wyniku reakcji chemicznej. Zaletą tej metody jest możliwość precyzyjnej kontroli szybkości przepływu i warunków reakcji gazu, co pozwala uzyskać kryształ węglika krzemu o wysokiej czystości i niewielkiej liczbie defektów. Proces HT-CVD pozwala na wytwarzanie kryształów węglika krzemu o doskonałych właściwościach, co jest szczególnie cenne w zastosowaniach wymagających materiałów o wyjątkowo wysokiej jakości.
Proces wzrostu węglika krzemu stanowi podstawę jego zastosowania i rozwoju. Dzięki ciągłym innowacjom technologicznym i optymalizacji, te trzy metody wzrostu spełniają swoje role, zaspokajając potrzeby w różnych sytuacjach, zapewniając węglikowi krzemu ważną pozycję. Wraz z pogłębianiem badań i postępem technologicznym, proces wzrostu materiałów z węglika krzemu będzie nadal optymalizowany, a wydajność urządzeń elektronicznych będzie ulegać dalszej poprawie.
(cenzura)
Czas publikacji: 23-06-2024