Karbid křemíku (SiC) jako druh polovodičového materiálu s širokým pásmovým zakázaným pásmem hraje stále důležitější roli v aplikacích moderní vědy a techniky. Karbid křemíku má vynikající tepelnou stabilitu, vysokou toleranci elektrického pole, úmyslnou vodivost a další vynikající fyzikální a optické vlastnosti a je široce používán v optoelektronických zařízeních a solárních zařízeních. Vzhledem k rostoucí poptávce po efektivnějších a stabilnějších elektronických zařízeních se zvládnutí technologie růstu karbidu křemíku stalo žádaným tématem.
Kolik toho tedy víte o procesu růstu SiC?
Dnes se budeme zabývat třemi hlavními technikami růstu monokrystalů karbidu křemíku: fyzikálním transportem par (PVT), epitaxí v kapalné fázi (LPE) a chemickou depozicí z plynné fáze za vysokých teplot (HT-CVD).
Metoda fyzikálního přenosu par (PVT)
Metoda fyzikálního přenosu par je jedním z nejběžněji používaných procesů růstu karbidu křemíku. Růst monokrystalického karbidu křemíku je závislý hlavně na sublimaci prášku SiC a jeho opětovném nanášení na zárodečný krystal za podmínek vysoké teploty. V uzavřeném grafitovém kelímku se prášek karbidu křemíku zahřeje na vysokou teplotu. Řízením teplotního gradientu kondenzuje pára karbidu křemíku na povrchu zárodečného krystalu a postupně roste velký monokrystal.
Velká většina monokrystalického SiC, který v současnosti dodáváme, se vyrábí tímto způsobem růstu. Je to také běžný způsob v tomto odvětví.
Kapalná fázová epitaxe (LPE)
Krystaly karbidu křemíku se připravují kapalnou epitaxí procesem růstu krystalů na rozhraní pevná látka-kapalina. Při této metodě se prášek karbidu křemíku rozpustí v roztoku křemík-uhlík za vysoké teploty a poté se teplota sníží, aby se karbid křemíku vysrážel z roztoku a rostl na zárodečných krystalech. Hlavní výhodou metody LPE je schopnost získat vysoce kvalitní krystaly při nižší růstové teplotě, relativně nízké náklady a vhodnost pro velkovýrobu.
Vysokoteplotní chemická depozice z plynné fáze (HT-CVD)
Zavedením plynu obsahujícího křemík a uhlík do reakční komory při vysoké teplotě se monokrystalická vrstva karbidu křemíku ukládá přímo na povrch zárodečného krystalu chemickou reakcí. Výhodou této metody je, že průtok a reakční podmínky plynu lze přesně regulovat, čímž se získá krystal karbidu křemíku s vysokou čistotou a malým počtem defektů. Proces HT-CVD umožňuje vytvářet krystaly karbidu křemíku s vynikajícími vlastnostmi, což je obzvláště cenné pro aplikace, kde jsou vyžadovány extrémně kvalitní materiály.
Proces růstu karbidu křemíku je základem jeho aplikace a vývoje. Díky neustálým technologickým inovacím a optimalizacím hrají tyto tři metody růstu svou roli při uspokojování potřeb různých příležitostí a zajišťují tak karbidu křemíku jeho důležité postavení. S prohlubováním výzkumu a technologického pokroku se bude proces růstu materiálů z karbidu křemíku i nadále optimalizovat a výkon elektronických zařízení se bude dále zlepšovat.
(cenzura)
Čas zveřejnění: 23. června 2024