रिकभरीको विकास इतिहास

को एक महत्वपूर्ण रूप को रूप मासिलिकन कार्बाइडको विकास इतिहास3c-siCअर्धचालक भौतिक विज्ञानको निरन्तर प्रगति प्रतिबिम्बित गर्दछ। 1980 मा, निशिनो et al। रासायनिक भाप डिपोजिसन (CVD) [१] द्वारा सिलिकन सब्सट्रेटहरूमा पहिलो पटक 4um 3C-SiC पातलो फिल्महरू प्राप्त गरियो, जसले 3C-SiC पातलो फिल्म टेक्नोलोजीको लागि जग खडा गर्यो।

1990 को दशक SiC अनुसन्धानको स्वर्ण युग थियो। क्री रिसर्च इंकले 1991 र 1994 मा क्रमशः 6H-SiC र 4H-SiC चिपहरू लन्च गर्‍यो, यसको व्यावसायीकरणलाई बढावा दिँदै।SIC SEMIMDONTUTACOREATE उपकरणहरू। यस अवधिमा टेक्नोलोजिकल प्रगति 3c-SIC को पछिल्ला अनुसन्धान र अनुप्रयोगको लागि जग बसाल्यो।

21 औं शताब्दीको शुरुमा,घरेलु सिलिकन-आधारित SiC पातलो फिल्महरूपनि एक हदसम्म विकास भयो। ये Zhizhen et al। 2002 मा कम तापमान अवस्था अन्तर्गत CVD द्वारा सिलिकन-आधारित SiC पातलो फिल्महरू तयार पारियो [2]। 2001 मा, An Xia et al। कोठाको तापक्रममा म्याग्नेट्रोन स्पटरिङद्वारा सिलिकनमा आधारित SiC पातलो फिल्महरू तयार पारियो [3]।

यद्यपि ल्याल्टको स्थिर SI र SIC को बीच ठूलो भिन्नताका कारण 3c-S 20%) को अपराध घनत्व अपेक्षाकृत उच्च छ, विशेष गरी डीन दोष जस्तै dpb। ल्याटिस बेमेल कम गर्न, अन्वेषकहरूले 6h-SIC, 10001) सतहमा 10001) सतहको रूपमा रिक-SIC-SIC एपिट्याजिकल लेटरको रूपमा प्रयोग गर्छन् र दोषमान घनत्व कम गर्न। उदाहरण को लागी 2012 मा सेकी, काजुइई एट अल। गतिशील पोलीमोमोरोमोफिक एपिटक्सिक्स प्रविधि टेक्सिक्स टेक्नोज प्रोपेट गर्नुभयो, जसले 3c-sh र 6h-SHOR को बहुपक्षीय छनौटको अनुभवलाई प्रस्तुत गर्दछ [0001) सामनेसनलाई नियन्त्रणमा राख्नुहोस्। 20223 मा, ज x ्गल लीले विकास र प्रक्रियालाई अनुकूलित गर्न CVD विधि प्रयोग गर्यो, र सफलतापूर्वक एक चिल्लो रिकल-सीआईसी प्राप्त गर्नऑपिटाएक्शनल लेयर14um/h को वृद्धि दरमा 4H-SiC सब्सट्रेटमा सतहमा कुनै DPB दोषहरू बिना[6]।

क्रिस्टल संरचना र kc sc को अनुप्रयोग क्षेत्रहरू

धेरै scd piclytypes बीच, kcc-Sic एक मात्र घनबुद हो, पनि β-SIC को रूपमा चिनिन्छ। यो क्रिस्टल संरचना, एसआई र C परमाणुहरू एक-देखि एक-देखि-एक-एक-एक-एक-एक-एक-एक-एक-एक-एक-मा-हेटररजेनेस परमाणुहरू द्वारा अवस्थित छन्, कडा आवाश्यक आरोहणको साथ टेटारहेड्डल संरचनात्मक एकाई बनाइएको छ। सीएसएच सी-सीआईआरको संरचनात्मक विशेषता भनेको एसआई-सी डायटमेनिक तहहरू बारम्बार एबीसी-एबीसी- को क्रममा व्यवस्थित गरिएको छ, र प्रत्येक एकाई कोषमा तीन डायटममिक तहहरू छन्, जसलाई C3 प्रतिनिधित्व भनिन्छ; kcc-SIC को क्रिस्टल संरचना तल आंकडामा देखाइएको छ:

चित्र 1 3C-SiC को क्रिस्टल संरचना

हाल, सिलिकन (Si) पावर उपकरणहरूको लागि सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने अर्धचालक सामग्री हो। यद्यपि, Si को प्रदर्शनको कारण, सिलिकन-आधारित पावर उपकरणहरू सीमित छन्। 4H-SiC र 6H-SiC सँग तुलना गर्दा, 3C-SiC सँग उच्चतम कोठाको तापक्रम सैद्धान्तिक इलेक्ट्रोन गतिशीलता (1000 cm·V-1·S-1) छ, र MOS उपकरण अनुप्रयोगहरूमा थप फाइदाहरू छन्। एकै समयमा, 3C-SiC मा उच्च ब्रेकडाउन भोल्टेज, राम्रो थर्मल चालकता, उच्च कठोरता, चौडा ब्यान्डग्याप, उच्च तापमान प्रतिरोध, र विकिरण प्रतिरोध जस्ता उत्कृष्ट गुणहरू छन्। तसर्थ, योसँग इलेक्ट्रोनिक्स, अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स, सेन्सरहरू, र चरम परिस्थितिहरूमा अनुप्रयोगहरूमा ठूलो सम्भावना छ, सम्बन्धित प्रविधिहरूको विकास र नवाचारलाई बढावा दिँदै, र धेरै क्षेत्रहरूमा व्यापक अनुप्रयोग क्षमता देखाउँदै:

पहिलो: विशेष गरी उच्च भोल्टेज, उच्च फ्रिक्वेन्सी र उच्च तापमान वातावरणमा, उच्च ब्रेकडाउन भोल्टेज र 3C-SiC को उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलताले यसलाई MOSFET [७] जस्ता पावर उपकरणहरू निर्माण गर्नको लागि एक आदर्श विकल्प बनाउँछ। दोस्रो: नानोइलेक्ट्रोनिक्स र माइक्रोइलेक्ट्रोमेकानिकल प्रणाली (MEMS) मा 3C-SiC को अनुप्रयोगले सिलिकन टेक्नोलोजीसँग यसको अनुकूलताबाट फाइदा लिन्छ, नानोइलेक्ट्रोनिक्स र नानोइलेक्ट्रोमेकानिकल उपकरणहरू जस्ता नानोस्केल संरचनाहरू निर्माण गर्न अनुमति दिँदै [8]। तेस्रो: फराकिलो ब्यान्डग्याप अर्धचालक सामग्रीको रूपमा, 3C-SiC निर्माणको लागि उपयुक्त छ।निलो प्रकाश-उत्सर्जन भिजेको(नेतृत्व)। प्रकाशमा यसको आवेदन, प्रदर्शन टेक्नोलोजी र लेजरहरूले यसको उच्च चमकदार दक्षता र सजिलो डोपिंग []] का लागि ध्यान आकर्षण गरेको छ। चौथो: उही समयमा, kc-sic स्थिति-संवेदनशील डिसेक्टरहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ, विशेष गरी लेजर पोइन्ट स्थिति-संवेदनशील डिस्क्चरहरू, जसले शून्य पोइन्ट सर्तहरू अन्तर्गत। ।

।

3c-siC heteroepitaxy को मुख्य वृद्धि विधिहरू समावेश छन्रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD), उदात्तीकरण एपिटेक्सी (SE), तरल चरण एपिट्याक्सक्स (lpe), आणविक बीम अक्सटाइक्साक्स (MBE), र्याबनफ्रथन ट्यूटर, आदि) यसको नियन्त्रण र अनुकूलनको कारण, चेम्बर दर्डा र प्रतिक्रिया समय हो, जसले यसको गुणस्तरलाई अनुकूलित गर्न सक्दछ। एपिट्याटाएक्टिनली तह)।

रासायनिक बाफ जमिन (CVD): एसआई र सी एसएचआर्महरू प्राप्त गर्ने चेम्बर, तातो र chh-SICES मा सारिटिएको छ, वा 6h-SIC: 15R- SIC, Hh-SIC सब्सट्रेट [11]। यस प्रतिक्रियाको तापक्रम सामान्यतया 1 1300-1-150000 बीच हुन्छ। Common Si sources include SiH4, TCS, MTS, etc., and C sources mainly include C2H4, C3H8, etc., with H2 as the carrier gas. वृद्धि प्रक्रियामा मुख्यतया निम्न चरणहरू: 1। ग्यास चरणको प्रतिक्रिया स्रोत मुख्य ग्यास प्रवाहमा जम्मा गरिएको छ। 2 ग्यास चरणहरू प्रतिक्रियाहरू भन्दा सीमा चरणमा पातलो फिल्म प्रस्तावकर्ताहरू र उत्पादनहरू बनाउनको लागि। Reght। PRCORSER को बर्ष, एडमान र क्र्याक प्रक्रिया। । Adsorbed परमाणुहरू प्रवाह र सब्सट्रेट सतहमा पुनर्निर्माण गर्नुहोस्। । Adsorbed परमाणुहरु परमाणुहरु लाई सब्सट्रेट सतह मा बढ्न र बढ्न। । मुख्य ग्यास प्रवाह क्षेत्रको प्रतिक्रिया पछि फोहोर ग्यासको ठूलो यातायात र प्रतिक्रिया कोठाबाट बाहिर निकालियो। चित्र 2 CVD [12] को एक योजनाबद्ध रेखाचित्र हो।

चित्र 2 स्काउन्मिटिक रेखाचित्र CVD

Sublimation epitaxy (SE) विधि: चित्र 3 3C-SiC तयारीको लागि SE विधिको प्रयोगात्मक संरचना रेखाचित्र हो। मुख्य चरणहरू उच्च तापक्रम क्षेत्रमा SiC स्रोतको विघटन र उदात्तीकरण, sublimates को यातायात, र कम तापमान मा सब्सट्रेट सतह मा sublimates को प्रतिक्रिया र क्रिस्टलाइजेशन हो। विवरणहरू निम्नानुसार छन्: 6H-SiC वा 4H-SiC सब्सट्रेट क्रुसिबलको शीर्षमा राखिएको छ, रउच्च शुद्धता SiC पाउडरSiC कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गरिन्छ र तल राखिएको छग्रेफाइट क्रूसिबल। क्रुसिबललाई 1 00 0000-2100 मा रेडियो फ्रिक्चर प्रेरणा द्वारा, र क्रुसिबल भित्र एक अक्षियल तापमान ढाँचा को कम गर्न को लागी नियन्त्रण गरिएको छ, ताकि सब्सट्रेट मा एक अक्षल टेक्स्टन ढाँचा गठन गर्न सक्छ र प्रस्तुत गर्न सक्छ ksc-sice herterophapaxaial फारम गठन गर्न।

Sublimesation Epitaxy को फाइदाहरु मुख्यतया दुई पक्ष मा छन्: 1। एपिटक्सकी तापमान उच्च छ, जसले क्रिस्टल दोषहरूलाई कम गर्न सक्दछ; 2 यो आणविक स्तरमा एक एच गरिएको सतह प्राप्त गर्न सकिन्छ। जे होस्, बृद्धि प्रक्रियाको क्रममा प्रतिक्रिया स्रोत समायोजन गर्न सकिदैन, र सिलिकन-कार्बन अनुपात, समय, विभिन्न प्रतिक्रिया अनुच्छेदहरू, आदि परिवर्तन गर्न सकिदैन, बृद्धि प्रक्रियाको नियन्त्रणमा कम हुन सक्दैन।

फिगर 3c-SIC EPITAXAXAXAXY बढ्नको लागि सेक्ट विधिको स्किनटिक रेखाचित्र

आणविक बीम एपिटेक्सी (MBE) एक उन्नत पातलो फिल्म वृद्धि प्रविधि हो, जुन 4H-SiC वा 6H-SiC सब्सट्रेटहरूमा 3C-SiC एपिटेक्सियल तहहरू बढ्नको लागि उपयुक्त छ। यस विधिको आधारभूत सिद्धान्त हो: अति-उच्च भ्याकुम वातावरणमा, स्रोत ग्यासको सटीक नियन्त्रण मार्फत, बढ्दो एपिटेक्सियल तहका तत्वहरूलाई दिशात्मक परमाणु किरण वा आणविक बीम बनाउनको लागि तताइन्छ र तातो सब्सट्रेट सतहमा घटना हुन्छ। epitaxial वृद्धि। 3C-SiC बढ्नको लागि सामान्य अवस्थाहरूenitaxial तहहरुJhh-SIC वा 6h-SIC सब्सट्रेट्सहरूमा: सिलिकन-रिजल सर्तहरू, ग्रेफान र शुद्ध कार्बन स्रोतहरू एक इलेक्ट्रोन बन्दुक र 1200-133500 ℃ को रूपमा प्रयोग गरिन्छ। सीएस-सीआईसी हेटरफिट्याक्टेराटाइज्याटियल वृद्धि 0.01-0.1 NMS-1 [1]] को बृद्धि दरमा प्राप्त गर्न सकिन्छ।

निष्कर्ष र संभावना

निरन्तर प्राविधिक प्रगति र गहिरो संयन्त्र अनुसन्धान मार्फत, 3C-SiC heteroepitaxial टेक्नोलोजीले अर्धचालक उद्योगमा अझ महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्ने र उच्च दक्षता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको विकासलाई बढावा दिने अपेक्षा गरिएको छ। उदाहरणका लागि, न्यून दोष घनत्व कायम राख्दै विकास दर बढाउन HCl वातावरणको परिचय दिने जस्ता नयाँ विकास प्रविधिहरू र रणनीतिहरू अन्वेषण गर्न जारी राख्नु, भविष्यको अनुसन्धानको दिशा हो; दोष निर्माण संयन्त्रमा गहिरो अनुसन्धान, र अधिक सटीक दोष नियन्त्रण प्राप्त गर्न र सामग्री गुणहरू अनुकूलन गर्न फोटोलुमिनेसेन्स र क्याथोडोलुमिनेसेन्स विश्लेषण जस्ता थप उन्नत चरित्रीकरण प्रविधिहरूको विकास; उच्च-गुणस्तरको बाक्लो फिल्म 3C-SiC को द्रुत बृद्धि उच्च-भोल्टेज उपकरणहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्ने कुञ्जी हो, र वृद्धि दर र सामग्री एकरूपता बीचको सन्तुलन हटाउन थप अनुसन्धान आवश्यक छ; SiC/GaN जस्ता विषम संरचनाहरूमा 3C-SiC को आवेदनसँग मिलाएर, पावर इलेक्ट्रोनिक्स, अप्टोइलेक्ट्रोनिक एकीकरण र क्वान्टम सूचना प्रशोधन जस्ता नयाँ उपकरणहरूमा यसको सम्भावित अनुप्रयोगहरू अन्वेषण गर्नुहोस्।

सन्दर्भहरू:

[१] निशिनो एस, हाजुकी वाई, मात्सुनामी एच, एट अल। सिलिकन सब्सट्रेटमा स्पटर्ड SiC मध्यवर्ती तह [J]। इलेक्ट्रोकेमिकल सोसाइटी, 1980, 127(12):2674-2680 को जर्नल।

[२] ये झिझेन, वांग याडोंग, ह्वांग जिंगयुन, एट अल सिलिकन-आधारित सिलिकन कार्बाइड पातलो फिल्महरूको अनुसन्धान, 2002, 022(001): 58-60। ।

[३] An Xia, Zhuang Huizhao, Li Huaixiang, et al magnetron sputtering द्वारा (111) Si substrate [J] को शेडोंग सामान्य विश्वविद्यालय: प्राकृतिक विज्ञान संस्करण, 2001: 382-38। ..

[]] Seki K, अलेक्ज्याण्डर, कोजावा र एट अल। समाधान वृद्धिमा सूचुरेशन नियन्त्रण द्वारा SIC को Plyytype-छनौट वृद्धि [J]। क्रिस्टल बृद्धि, 2012, 00 3600: 17-18-1800।

[]] चेन याओ, झाको फुझिया un ्ग, जुबुन टेक्सिडियन उग्र उपकरणहरू घर र पावर टेक्नोलोजीको विकासको सारांश घर र पावर टेक्नोलोजी, 2020: 49--54।

[६] Li X , Wang G .CVD वृद्धि 4H-SiC सब्सट्रेटहरूमा 3C-SiC तहहरूमा सुधारिएको आकारविज्ञान [J]। ठोस राज्य संचार, 2023:371।

[]] हनु किरान। एसआई ग्राफिक सब्मिट रिसेट र XC-SIC [d] मा यसको अनुप्रयोग। XIAL प्रविधि विश्वविद्यालय, 201. को।

[८]लार्स, हिलर, थोमस, एट अल। 3C-SiC(100) मेसा संरचनाहरूको ECR-Etching मा हाइड्रोजन प्रभावहरू [J]। सामग्री विज्ञान फोरम, 2014।

[९] Xu Qingfang लेजर रासायनिक वाष्प निक्षेप [D] द्वारा 3C-SiC पातलो फिल्महरूको तयारी, 2016।

[10] आलसाइ a r M, Nguyen t, del.3c- sucy / SI HORESTESSTERS को लागी एक उत्कृष्ट प्लेटफरहरु को लागी एक उत्कृष्ट प्लेटफरहरु को लागी।

[११] Xin Bin 3C/4H-SiC heteroepitaxial वृद्धि CVD प्रक्रियामा आधारित: दोष विशेषता र विकास [D] इलेक्ट्रोनिक विज्ञान र प्रविधि।

[१२] लार्ज एरिया बहु-वेफर एपिटेक्सियल ग्रोथ टेक्नोलोजी र सिलिकन कार्बाइड [डी] युनिभर्सिटी अफ साइन्सेज, २०१४।

[१३] डियानी एम, साइमन एल, कुबलर एल, एट अल। 6H-SiC(0001) सब्सट्रेट [J] मा 3C-SiC पोलिटाइपको क्रिस्टल वृद्धि। क्रिस्टल ग्रोथको जर्नल, 2002, 235(1):95-102।