Karbid kremíka (SiC) ako druh polovodičového materiálu so širokopásmovou medzerou zohráva čoraz dôležitejšiu úlohu v aplikáciách modernej vedy a techniky. Karbid kremíka má vynikajúcu tepelnú stabilitu, vysokú toleranciu elektrického poľa, cielenú vodivosť a ďalšie vynikajúce fyzikálne a optické vlastnosti a je široko používaný v optoelektronických zariadeniach a solárnych zariadeniach. Vzhľadom na rastúci dopyt po efektívnejších a stabilnejších elektronických zariadeniach sa zvládnutie technológie rastu karbidu kremíka stalo horúcou témou.
Koľko toho teda viete o procese rastu SiC?
Dnes si preberieme tri hlavné techniky rastu monokryštálov karbidu kremíka: fyzikálny transport pár (PVT), epitaxia v kvapalnej fáze (LPE) a chemická depozícia z pár pri vysokých teplotách (HT-CVD).
Metóda fyzikálneho prenosu pár (PVT)
Metóda fyzikálneho prenosu pár je jedným z najbežnejšie používaných procesov rastu karbidu kremíka. Rast monokryštálov karbidu kremíka závisí hlavne od sublimácie prášku silic a jeho opätovného nanášania na zárodočný kryštál za podmienok vysokej teploty. V uzavretom grafitovom tégliku sa prášok karbidu kremíka zahrieva na vysokú teplotu a riadením teplotného gradientu kondenzuje para karbidu kremíka na povrchu zárodočného kryštálu, čím postupne rastie monokryštál veľkej veľkosti.
Prevažná väčšina monokryštalického SiC, ktorý v súčasnosti dodávame, sa vyrába týmto spôsobom rastu. Je to tiež bežný spôsob v tomto odvetví.
Epitaxia v kvapalnej fáze (LPE)
Kryštály karbidu kremíka sa pripravujú kvapalnou fázovou epitaxiou prostredníctvom procesu rastu kryštálov na rozhraní pevná látka-kvapalina. Pri tejto metóde sa prášok karbidu kremíka rozpustí v roztoku kremíka a uhlíka pri vysokej teplote a potom sa teplota zníži, aby sa karbid kremíka vyzrážal z roztoku a rástol na zárodočných kryštáloch. Hlavnou výhodou metódy LPE je schopnosť získať vysokokvalitné kryštály pri nižšej rastovej teplote, relatívne nízke náklady a je vhodná pre veľkovýrobu.
Chemické nanášanie z pár pri vysokých teplotách (HT-CVD)
Zavedením plynu obsahujúceho kremík a uhlík do reakčnej komory pri vysokej teplote sa monokryštalická vrstva karbidu kremíka ukladá priamo na povrch zárodočného kryštálu prostredníctvom chemickej reakcie. Výhodou tejto metódy je, že prietok a reakčné podmienky plynu je možné presne regulovať, aby sa získal kryštál karbidu kremíka s vysokou čistotou a malým počtom defektov. Proces HT-CVD dokáže vyrobiť kryštály karbidu kremíka s vynikajúcimi vlastnosťami, čo je obzvlášť cenné pre aplikácie, kde sú potrebné extrémne kvalitné materiály.
Proces rastu karbidu kremíka je základom jeho aplikácie a vývoja. Vďaka neustálej technologickej inovácii a optimalizácii zohrávajú tieto tri metódy rastu svoju úlohu pri uspokojovaní potrieb rôznych príležitostí a zabezpečujú si dôležité postavenie karbidu kremíka. S prehlbovaním výskumu a technologického pokroku sa bude proces rastu materiálov z karbidu kremíka naďalej optimalizovať a výkon elektronických zariadení sa bude ďalej zlepšovať.
(cenzura)
Čas uverejnenia: 23. júna 2024