Węglik krzemu (SiC), jako rodzaj materiału półprzewodnikowego o szerokiej przerwie energetycznej, odgrywa coraz ważniejszą rolę w zastosowaniach współczesnej nauki i technologii. Węglik krzemu ma doskonałą stabilność termiczną, wysoką tolerancję pola elektrycznego, zamierzoną przewodność i inne doskonałe właściwości fizyczne i optyczne i jest szeroko stosowany w urządzeniach optoelektronicznych i urządzeniach słonecznych. Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na bardziej wydajne i stabilne urządzenia elektroniczne, opanowanie technologii wzrostu węglika krzemu stało się gorącym punktem.
Ile wiesz o procesie wzrostu SiC?
Dzisiaj omówimy trzy główne techniki wzrostu monokryształów węglika krzemu: fizyczny transport z fazy gazowej (PVT), epitaksję w fazie ciekłej (LPE) i chemiczne osadzanie z fazy gazowej w wysokiej temperaturze (HT-CVD).
Metoda fizycznego przenoszenia pary (PVT)
Metoda fizycznego przenoszenia pary jest jednym z najczęściej stosowanych procesów wzrostu węglika krzemu. Wzrost monokrystalicznego węglika krzemu zależy głównie od sublimacji proszku Sic i ponownego osadzania się na krysztale zaszczepiającym w warunkach wysokiej temperatury. W zamkniętym tyglu grafitowym proszek węglika krzemu jest podgrzewany do wysokiej temperatury, poprzez kontrolę gradientu temperatury, para węglika krzemu skrapla się na powierzchni kryształu zaszczepiającego i stopniowo wytwarza monokryształ o dużych rozmiarach.
Zdecydowana większość monokrystalicznego SiC, który obecnie dostarczamy, jest wytwarzana w ten sposób. Jest to również główny sposób w branży.
Epitaksja w fazie ciekłej (LPE)
Kryształy węglika krzemu wytwarza się 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 krzem-węgiel w wysokiej temperaturze, a następnie temperaturę obniża się, tak aby węglik krzemu wytrącił się z roztworu i narósł na kryształach zaszczepiających. Główną zaletą metody LPE jest możliwość otrzymania wysokiej jakości kryształów w niższej temperaturze wzrostu, koszt jest stosunkowo niski i nadaje się do produkcji na dużą skalę.
Chemiczne osadzanie z fazy gazowej w wysokiej temperaturze (HT-CVD)
Wprowadzając do komory reakcyjnej gaz zawierający krzem i węgiel w wysokiej temperaturze, warstwa monokrystaliczna węglika krzemu osadza się bezpośrednio na powierzchni kryształu zaszczepiającego w wyniku reakcji chemicznej. Zaletą tej metody jest to, że można precyzyjnie kontrolować natężenie przepływu i warunki reakcji gazu, tak aby otrzymać kryształ węglika krzemu o wysokiej czystości i niewielkiej liczbie defektów. W procesie HT-CVD można uzyskać kryształy węglika krzemu o doskonałych właściwościach, co jest szczególnie cenne w zastosowaniach, w których wymagane są materiały o wyjątkowo wysokiej jakości.
Proces wzrostu węglika krzemu jest kamieniem węgielnym jego zastosowania i rozwoju. Dzięki ciągłym innowacjom technologicznym i optymalizacji te trzy metody wzrostu spełniają swoje odpowiednie role, aby sprostać potrzebom różnych okazji, zapewniając ważną pozycję węglika krzemu. Wraz z pogłębianiem się badań i postępu technologicznego proces wzrostu materiałów z węglika krzemu będzie w dalszym ciągu optymalizowany, a wydajność urządzeń elektronicznych będzie dalsza poprawa.
(cenzura)
Czas publikacji: 23 czerwca 2024 r