Kísilkarbíð (SiC), sem eins konar hálfleiðaraefni með breitt bandbil, gegnir sífellt mikilvægara hlutverki í notkun nútímavísinda og tækni. Kísilkarbíð hefur framúrskarandi hitastöðugleika, hátt rafmagnssviðsþol, markvissa leiðni og aðra framúrskarandi eðlis- og ljósfræðilega eiginleika og er mikið notað í ljósleiðaratækjum og sólarorkutækjum. Vegna vaxandi eftirspurnar eftir skilvirkari og stöðugri rafeindatækjum hefur það orðið vinsælt að ná tökum á vaxtartækni kísilkarbíðs.
Svo hversu mikið veistu um vaxtarferli SiC?
Í dag munum við ræða þrjár meginaðferðir til vaxtar einkristalla kísilkarbíðs: eðlisfræðilegan gufuflutning (PVT), vökvafasaepitaxí (LPE) og efnagufuútfellingu við háan hita (HT-CVD).
Aðferð til að flytja gufu (PVT)
Aðferðin við gufuflutning er ein algengasta aðferðin við vaxtarferlið við kísilkarbíð. Vöxtur einkristalla kísilkarbíðs er aðallega háður því að kísilkarbíðduftið sé þurrkuð og því síðan sett á frækristallinn við háan hita. Í lokuðum grafítdeiglu er kísilkarbíðduftið hitað upp í hátt hitastig, og með því að stjórna hitastigshalla þéttist gufan á yfirborði frækristallsins og smám saman myndar stóran einkristall.
Langflestir einkristallaðir SiC sem við bjóðum upp á eru framleiddir á þennan vaxtarmáta. Þetta er einnig algengasta aðferðin í greininni.
Vökvafasa epitaxi (LPE)
Kísilkarbíðkristallar eru búnir til með vökvafasaepitaxíu í gegnum kristalvaxtarferli á millifleti fasts efnis og vökva. Í þessari aðferð er kísilkarbíðduftið leyst upp í kísil-kolefnislausn við hátt hitastig og síðan er hitastigið lækkað þannig að kísilkarbíð fellur út úr lausninni og vex á frækristöllunum. Helsti kosturinn við LPE aðferðina er hæfni til að fá hágæða kristalla við lægra vaxtarhitastig, kostnaðurinn er tiltölulega lágur og hún hentar vel til stórfelldrar framleiðslu.
Háhita efnagufuútfelling (HT-CVD)
Með því að koma gasinu sem inniheldur kísill og kolefni inn í hvarfklefann við hátt hitastig, er einkristallalagið úr kísillkarbíði sett beint á yfirborð frækristallsins með efnahvörfum. Kosturinn við þessa aðferð er að hægt er að stjórna flæðishraða og hvarfskilyrðum gassins nákvæmlega, til að fá kísillkarbíðkristall með miklum hreinleika og fáum göllum. HT-CVD ferlið getur framleitt kísillkarbíðkristalla með framúrskarandi eiginleikum, sem er sérstaklega verðmætt fyrir notkun þar sem krafist er afar hágæða efna.
Vaxtarferli kísillkarbíðs er hornsteinn notkunar og þróunar þess. Með stöðugri tækninýjungum og hagræðingu gegna þessar þrjár vaxtaraðferðir hlutverki sínu til að mæta þörfum mismunandi tilvika og tryggja mikilvæga stöðu kísillkarbíðs. Með aukinni rannsóknum og tækniframförum mun vaxtarferli kísillkarbíðefna halda áfram að vera hámarkað og afköst rafeindatækja verða enn frekar bætt.
(ritskoðun)
Birtingartími: 23. júní 2024