Stair Forbartha 3C SiC

Mar fhoirm thábhachtach dechomhdhúile sileacain, Stair Forbartha na3c-SiCLéiríonn sé an dul chun cinn leanúnach atá ag eolaíocht ábhar leathsheoltóra. Sna 1980í, Nishino et al. Ar dtús, fuarthas scannáin tanaí 4um 3C-sisc ar fhoshraitheanna sileacain trí sil-leagan gaile ceimiceach (CVD) [1], a leag an bhunchloch do theicneolaíocht scannán tanaí 3C-SiC.

Ba iad na 1990í an aois órga de thaighde SIC. Sheol Cree Research Inc. sceallóga 6H-SiC agus 4H-SiC i 1991 agus 1994 faoi seach, ag cur tráchtálú chun cinnFeistí leathsheoltóra SiC. Leag an dul chun cinn teicneolaíochta le linn na tréimhse seo an bonn le haghaidh taighde agus cur i bhfeidhm 3C-SiC ina dhiaidh sin.

Go luath sa 21ú haois,Scannáin Thin Thin Sic-bhunaithe i Silicon Teaghlaighfreisin forbartha go pointe áirithe. Sea Zhizhen et al. scannáin tanaí SiC sileacain ullmhaithe ag CVD faoi choinníollacha teocht íseal i 2002 [2]. Sa bhliain 2001, rinne An Xia et al. scannáin tanaí SiC sileacain ullmhaithe ag sputtering magnetron ag teocht an tseomra [3].

Mar sin féin, mar gheall ar an difríocht mhór idir tairiseach laitíse Si agus tairiseach laitíse SiC (thart ar 20%), tá dlús locht ciseal epitaxial 3C-SiC sách ard, go háirithe an dá locht ar nós DPB. D'fhonn an neamhréireacht laitíse a laghdú, úsáideann taighdeoirí 6H-SiC, 15R-SiC nó 4H-SiC ar an dromchla (0001) mar fhoshraith chun ciseal epitaxial 3C-SiC a fhás agus an dlús locht a laghdú. Mar shampla, i 2012, Seki, Kazuaki et al. molta an teicneolaíocht rialaithe epitaxy polymorphic dinimiciúil, a réadaíonn an fás roghnach polymorphic de 3C-SiC agus 6H-SiC ar an síol dromchla 6H-SiC (0001) trí rialú a dhéanamh ar an supersaturation [4-5]. In 2023, d'úsáid taighdeoirí ar nós Xun Li an modh CVD chun an fás agus an próiseas a bharrfheabhsú, agus d'éirigh leo 3C-SiC réidh a fháil.ciseal eipiciúilGan aon lochtanna DPB ar an dromchla ar fhoshraith 4H-SiC ag ráta fáis de 14um/h [6].

Struchtúr Criostail agus Réimsí Feidhmchláir 3C SiC

I measc go leor polytypes SiCD, is é 3C-SiC an t-aon polytype ciúbach, ar a dtugtar β-SiC freisin. Sa struchtúr criostail seo, tá adaimh Si agus C i gcóimheas aon-le-duine sa laitís, agus tá ceithre adamh ilchineálach timpeallaithe ag gach adamh, rud a fhoirmíonn aonad struchtúrach tetrahedral le bannaí láidre comhfhiúsacha. Is í an ghné struchtúrach de 3C-SiC ná go ndéantar na sraitheanna diatomacha Si-C a shocrú arís agus arís eile san ord ABC-ABC-…, agus go bhfuil trí shraith dhiatamaíocha den sórt sin i ngach aonad cill, ar a dtugtar ionadaíocht C3; taispeántar struchtúr criostail 3C-SiC san fhíor thíos:

Figiúr 1 Struchtúr criostail de 3C-SiC

Faoi láthair, is é sileacain (Si) an t-ábhar leathsheoltóra is coitianta a úsáidtear le haghaidh feistí cumhachta. Mar sin féin, mar gheall ar fheidhmíocht Si, tá feistí cumhachta atá bunaithe ar sileacain teoranta. I gcomparáid le 4H-SiC agus 6H-SiC, tá an tsoghluaisteacht leictreon teoiriciúil is airde ag 3C-SiC ag teocht an tseomra (1000 cm·V-1·S-1), agus tá buntáistí níos mó aige in iarratais gléas MOS. Ag an am céanna, tá airíonna den scoth ag 3C-SiC freisin cosúil le voltas miondealú ard, seoltacht teirmeach maith, cruas ard, bandgap leathan, friotaíocht ard teochta, agus friotaíocht radaíochta. Dá bhrí sin, tá acmhainneacht mhór aige i leictreonaic, optoelectronics, braiteoirí, agus feidhmchláir faoi dhálaí foircneacha, ag cur forbairt agus nuálaíocht teicneolaíochtaí gaolmhara chun cinn, agus ag taispeáint cumas feidhme leathan i go leor réimsí:

An Chéad: Go háirithe i dtimpeallachtaí ardvoltais, ardmhinicíochta agus teocht ard, déanann an voltas miondealú ard agus soghluaisteacht ard leictreon 3C-SiC rogha iontach do mhonarú feistí cumhachta ar nós MOSFET [7]. Dara: Baineann cur i bhfeidhm 3C-SiC i nanaleictreonaic agus córais micrileictreomeicniúla (MEMS) tairbhe as a chomhoiriúnacht le teicneolaíocht sileacain, rud a ligeann do mhonarú struchtúir nana-scála mar nanaleictreonaic agus feistí nanaleictrimheicniúla [8]. Tríú: Mar ábhar leathsheoltóra bandgap leathan, tá 3C-SiC oiriúnach do mhonarúdé-óid ghorma astaithe solais(LEDs). Tá aird tarraingthe ar a fheidhm i soilsiú, teicneolaíocht taispeána agus léasair mar gheall ar a éifeachtacht ard lonrúil agus dópáil éasca [9]. Ceathrú: Ag an am céanna, úsáidtear 3C-SiC chun brathadóirí seasamh-íogair a mhonarú, go háirithe brathadóirí atá íogair ó thaobh suímh pointe léasair bunaithe ar an éifeacht fhótavoltach cliathánach, a léiríonn íogaireacht ard faoi choinníollacha claonta nialasach agus atá oiriúnach do shuíomh beacht [10] .

3. Modh ullmhúcháin 3C SiC heteroepitaxy

Áirítear ar na príomh-mhodhanna fáis de heteroepitaxy 3C-SiCSil -leagan gaile ceimiceach (CVD), epitaxy sublimation (SE), Epitaxy Céim Leachtacha (LPE), Epitaxy bíoma móilíneach (MBE), Sputtering Magnetron, srl. ciseal eipiciúil).

Sil-leagan gaile ceimiceach (CVD): Cuirtear gás cumaisc ina bhfuil eilimintí Si agus C isteach sa seomra imoibriúcháin, téitear é agus déantar é a dhianscaoileadh ag teocht ard, agus ansin déantar adaimh Si agus adaimh C a deascadh ar an tsubstráit Si, nó 6H-SiC, 15r- 15r- SIC, foshraith 4H-SiC [11]. Is iondúil go mbíonn teocht an imoibrithe seo idir 1300-1500 ℃. I measc na bhfoinsí coitianta Si tá SIH4, TCS, MTS, etc., agus tá C2H4, C3H8, etc., mar an gás iompróra mar an gás iompróra mar an gás iompróra. Cuimsíonn an próiseas fáis na céimeanna seo a leanas go príomha: 1. Iompraítear foinse imoibriúcháin na céime gáis go dtí an crios sil -leagain sa phríomhshreabhadh gáis. 2. Tarlaíonn imoibriú na céime gáis sa chiseal teorann chun réamhtheachtaithe tanaí scannán agus fotháirgí a ghiniúint. 3. Próiseas deasctha, asaithe agus scoilte an réamhtheachtaithe. . 5. 6. Iompar maise an gháis dramhaíola tar éis an imoibrithe isteach sa phríomhchrios sreafa gáis agus tógtar é as an seomra imoibriúcháin. Is léaráid scéimreach de CVD é Figiúr 2 [12].

Figiúr 2 Léaráid sceidealta de CVD

Modh Epitaxy Sublimation (SE): Is léaráid struchtúir thurgnamhach é Figiúr 3 den mhodh SE chun 3C-SiC a ullmhú. Is iad na príomhchéimeanna ná dianscaoileadh agus sublimation an fhoinse SIC sa chrios ardteochta, iompar na sublimates, agus imoibriú agus criostalú na sublimates ar dhromchla an tsubstráit ag teocht níos ísle. Seo a leanas na sonraí: Cuirtear foshraith 6H-SiC nó 4H-SiC ar bharr an bhreogáin, aguspúdar SiC ard-íonachtaúsáidtear é mar amhábhar sic agus cuirtear é ag bun anbreogán graifít. Déantar an breogán a théamh go 1900-2100 ℃ trí ionduchtú minicíochta raidió, agus déantar an teocht fhoshraith a rialú le bheith níos ísle ná an fhoinse SIC, ag cruthú grádán teochta aiseach taobh istigh den bhreogán, ionas gur féidir leis an ábhar sic sublimated comhdhlúthú agus criostalú ar an tsubstráit Chun heteroepitaxial 3C-SIC a fhoirmiú.

Tá na buntáistí a bhaineann le sublimation epitaxy den chuid is mó in dhá ghné: 1. Tá an teocht epitaxy ard, ar féidir leis lochtanna criostail a laghdú; 2. Is féidir é a eitseáil chun dromchla eitseáilte a fháil ag an leibhéal adamhach. Mar sin féin, le linn an phróisis fáis, ní féidir an fhoinse imoibriúcháin a choigeartú, agus ní féidir an cóimheas sileacain-charbóin, am, seichimh imoibriúcháin éagsúla, etc. a athrú, agus mar thoradh air sin laghdaítear inrialaitheacht an phróisis fáis.

Fíor 3 Léaráid scéimreach den mhodh SE chun epitaxy 3C-SiC a fhás

Is teicneolaíocht ardfháis tanaí é epitaxy bhíoma móilíneach (MBE), atá oiriúnach chun sraitheanna epitaxial 3C-SiC a fhás ar fhoshraitheanna 4H-SiC nó 6H-SiC. Is é bunphrionsabal an mhodha seo ná: I dtimpeallacht fholús ard-ard, trí rialú beacht a dhéanamh ar an ngás foinse, téitear na heilimintí den chiseal epitaxial atá ag dul Fás Epitaxial. Na coinníollacha coitianta chun 3c-sic a fhássraitheanna epitaxialIs iad seo a leanas foshraitheanna 4H-SiC nó 6H-SiC: faoi choinníollacha atá saibhir ó thaobh sileacain de, tá foinsí graphene agus carbóin íon ar bís i substaintí gásacha le gunna leictreon, agus úsáidtear 1200-1350 ℃ mar theocht an imoibriúcháin. Is féidir fás heteroepitaxial 3C-SIC a fháil ag ráta fáis 0.01-0.1 NMS-1 [13].

Conclúid agus ionchas

Trí dhul chun cinn teicneolaíochta leanúnach agus trí thaighde meicníochta doimhne, táthar ag súil go mbeidh ról níos tábhachtaí ag teicneolaíocht heitrea-sealadach 3C-SiC sa tionscal leathsheoltóra agus go gcuirfidh sé forbairt feistí leictreonacha ardéifeachtúlachta chun cinn. Mar shampla, is é treo an taighde sa todhchaí ná leanúint ar aghaidh ag iniúchadh teicnící agus straitéisí fáis nua, mar shampla atmaisféar HCl a thabhairt isteach chun an ráta fáis a mhéadú agus dlús íseal fabht a choinneáil; Taighde domhain ar an meicníocht um fhoirmiú fabht, agus forbairt teicnící tréithrithe níos airde, amhail anailís fhóta-fhóta-fhóta agus catodoluminescence, chun rialú fabht níos cruinne a bhaint amach agus chun airíonna ábhartha a bharrfheabhsú; Fás tapa ar scannán tiubh ardcháilíochta 3C-SIC Is é an eochair chun riachtanais na bhfeistí ardvoltais a chomhlíonadh, agus tá gá le tuilleadh taighde chun an chothromaíocht idir ráta fáis agus aonfhoirmeacht ábhair a shárú; In éineacht le cur i bhfeidhm 3C-SiC i struchtúir ilchineálacha ar nós SIC/GAN, déan iniúchadh ar a chuid feidhmchlár féideartha i bhfeistí nua amhail Power Electronics, Comhtháthú Optoelectronic agus Próiseáil Faisnéise Candamach.

Tagairtí:

[1] Nishino S, Hazuki Y, Matsunami H, et al. Sil-leagan gaile ceimiceach de scannáin β-Sic criostalach aonair ar fhoshraith sileacain le ciseal idirmheánach SIC sputtered [J].

[2] Ye Zhizhen, Wang Yadong, Huang Jingyun, et al. Taighde ar fhás íseal-teocht ar scannáin tanaí chomhdhúile sileacain-bhunaithe [J]. .

[3] Anxia, ​​Zhuang Huizhao, Li Huaixiang, ag fanacht.

[4] Seki K, Alexander, Kozawa S, et al. Fás Polytype-roghnach SIC trí rialú supersaturation i bhfás tuaslagáin [j]. Journal of Crystal Growth, 2012, 360: 176-180.

[5] Chen Yao, Zhao Fuqiang, Zhu Bingxian, He Shuai Forbhreathnú ar fhorbairt feistí cumhachta chomhdhúile sileacain sa bhaile agus thar lear [J].

[6] Li X , Wang G .CVD fás sraitheanna 3C-SiC ar fhoshraitheanna 4H-SiC le moirfeolaíocht fheabhsaithe[J].Solid State Communications, 2023:371.

[7] Hou Kaiwen.

[8]Lars, Hiller , Thomas, et al. Éifeachtaí Hidrigineachta in ECR-Eitseáil Struchtúir Mesa 3C-SiC(100)[J].Fóram Eolaíochta Ábhair, 2014.

[9] Xu Qingfang Scannáin tanaí 3C-SiC a ullmhú trí thaisceadh gaile ceimiceach léasair [D].

.

[11] Xin Bin.

[12] Dong Lin.

[13] Diani M , Simon L , Kubler L ,et al. Fás criostail de pholaitíopa 3C-SiC ar fhoshraith 6H-SiC(0001)[J]. Journal of Crystal Growth, 2002, 235(1):95-102.