Esiteks, SiC kristalli struktuur ja omadused.
SiC on kahekomponentne ühend, mis moodustub Si-elemendist ja C-elemendist vahekorras 1:1, st 50% ränist (Si) ja 50% süsinikust (C), ning selle põhiline struktuuriüksus on SI-C tetraeeder.
Ränikarbiidi tetraeedri struktuuri skemaatiline diagramm
Näiteks Si aatomid on suure läbimõõduga, võrdväärsed õunaga ja C aatomid on väikese läbimõõduga, võrdväärsed apelsiniga ning võrdne arv apelsine ja õunu kuhjatakse kokku, moodustades SiC kristalli.
SiC on binaarne ühend, milles Si-Si sideme aatomite vahekaugus on 3,89 A, kuidas seda vahekaugust mõista? Praegu on turul kõige suurepärasema litograafiamasina litograafia täpsus 3 nm, mis on 30 A kaugus, ja litograafia täpsus on 8 korda suurem kui aatomi kaugus.
Si-Si sideme energia on 310 kJ/mol, nii et saate aru, et sideme energia on jõud, mis tõmbab need kaks aatomit lahku, ja mida suurem on sideme energia, seda suurem on jõud, mida peate lahti tõmbama.
Näiteks Si aatomid on suure läbimõõduga, võrdväärsed õunaga ja C aatomid on väikese läbimõõduga, võrdväärsed apelsiniga ning võrdne arv apelsine ja õunu kuhjatakse kokku, moodustades SiC kristalli.
SiC on binaarne ühend, milles Si-Si sideme aatomite vahekaugus on 3,89 A, kuidas seda vahekaugust mõista? Praegu on turul kõige suurepärasema litograafiamasina litograafia täpsus 3 nm, mis on 30 A kaugus, ja litograafia täpsus on 8 korda suurem kui aatomi kaugus.
Si-Si sideme energia on 310 kJ/mol, nii et saate aru, et sideme energia on jõud, mis tõmbab need kaks aatomit lahku, ja mida suurem on sideme energia, seda suurem on jõud, mida peate lahti tõmbama.
Ränikarbiidi tetraeedri struktuuri skemaatiline diagramm
Näiteks Si aatomid on suure läbimõõduga, võrdväärsed õunaga ja C aatomid on väikese läbimõõduga, võrdväärsed apelsiniga ning võrdne arv apelsine ja õunu kuhjatakse kokku, moodustades SiC kristalli.
SiC on binaarne ühend, milles Si-Si sideme aatomite vahekaugus on 3,89 A, kuidas seda vahekaugust mõista? Praegu on turul kõige suurepärasema litograafiamasina litograafia täpsus 3 nm, mis on 30 A kaugus, ja litograafia täpsus on 8 korda suurem kui aatomi kaugus.
Si-Si sideme energia on 310 kJ/mol, nii et saate aru, et sideme energia on jõud, mis tõmbab need kaks aatomit lahku, ja mida suurem on sideme energia, seda suurem on jõud, mida peate lahti tõmbama.
Näiteks Si aatomid on suure läbimõõduga, võrdväärsed õunaga ja C aatomid on väikese läbimõõduga, võrdväärsed apelsiniga ning võrdne arv apelsine ja õunu kuhjatakse kokku, moodustades SiC kristalli.
SiC on binaarne ühend, milles Si-Si sideme aatomite vahekaugus on 3,89 A, kuidas seda vahekaugust mõista? Praegu on turul kõige suurepärasema litograafiamasina litograafia täpsus 3 nm, mis on 30 A kaugus, ja litograafia täpsus on 8 korda suurem kui aatomi kaugus.
Si-Si sideme energia on 310 kJ/mol, nii et saate aru, et sideme energia on jõud, mis tõmbab need kaks aatomit lahku, ja mida suurem on sideme energia, seda suurem on jõud, mida peate lahti tõmbama.
Teame, et iga aine koosneb aatomitest ja kristalli struktuur on aatomite korrapärane paigutus, mida nimetatakse kaugjärjekorraks, nagu järgmine. Väikseimat kristalliühikut nimetatakse rakuks, kui rakk on kuupkujuline struktuur, siis seda tihedalt pakitud kuubikujuliseks ja rakk on kuusnurkne struktuur, siis tihedalt pakitud kuusnurkseks.
Levinud SiC kristallitüübid on 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC jne. Nende virnastamisjärjestus c-telje suunas on näidatud joonisel.
Nende hulgas on 4H-SiC põhiline virnastamisjärjestus ABCB... ; 6H-SiC põhiline virnastamisjärjestus on ABCACB... ; 15R-SiC põhiline virnastamisjärjestus on ABCACBCABACABCB... .
Seda võib vaadelda kui tellist maja ehitamiseks, mõnel majatellistel on kolm paigutusviisi, mõnel neli, mõnel kuus võimalust.
Nende tavaliste SiC kristallitüüpide põhiparameetrid on toodud tabelis:
Mida tähendavad a, b, c ja nurgad? SiC-pooljuhi väikseima elementaarelemendi struktuuri kirjeldatakse järgmiselt:
Sama lahtri puhul on ka kristallstruktuur erinev, see on nii, et me ostame loterii, võidunumber on 1, 2, 3, ostsid 1, 2, 3 kolm numbrit, aga kui number on järjestatud erinevalt on võidusumma erinev, nii et sama kristalli arvu ja järjekorda võib nimetada samaks kristalliks.
Järgmisel joonisel on näidatud kaks tüüpilist virnastamisrežiimi, ainult ülemiste aatomite virnastamisrežiimi erinevus, kristallstruktuur on erinev.
SiC moodustatud kristallstruktuur on tugevalt seotud temperatuuriga. Kõrgel temperatuuril 1900–2000 ℃ muutub 3C-SiC selle halva struktuurilise stabiilsuse tõttu aeglaselt kuusnurkseks SiC polüvormiks, näiteks 6H-SiC. Just tänu tugevale korrelatsioonile SiC polümorfide moodustumise tõenäosuse ja temperatuuri ning 3C-SiC enda ebastabiilsuse vahel on 3C-SiC kasvukiirust raske parandada ja valmistamine keeruline. Kuusnurksed 4H-SiC ja 6H-SiC süsteemid on kõige levinumad ja lihtsamini valmistatavad ning neid on nende omaduste tõttu laialdaselt uuritud.
SI-C sideme pikkus SiC kristallides on vaid 1,89 A, kuid sidumisenergia on koguni 4,53 eV. Seetõttu on energiataseme vahe sidumisoleku ja sidumisvastase oleku vahel väga suur ja võib tekkida lai ribavahemik, mis on mitu korda suurem kui Si ja GaAs. Kõrgem ribalaius tähendab, et kõrge temperatuuriga kristallstruktuur on stabiilne. Seotud jõuelektroonika suudab realiseerida stabiilse töö omadused kõrgetel temperatuuridel ja lihtsustatud soojuse hajumise struktuuri.
Si-C sideme tihe sidumine muudab võre kõrge vibratsioonisageduse, st kõrge energiaga fononi, mis tähendab, et SiC kristallil on kõrge küllastunud elektronide liikuvus ja soojusjuhtivus ning sellega seotud jõuelektroonikaseadmetel on suurem lülituskiirus ja töökindlus, mis vähendab seadme ületemperatuuri rikke ohtu. Lisaks võimaldab SiC suurem läbilöögivälja tugevus saavutada kõrgema dopingukontsentratsiooni ja omada väiksemat sisselülitumistakistust.
Teiseks, SiC kristallide arengu ajalugu
1905. aastal avastas dr Henri Moissan kraatrist loodusliku SiC kristalli, mille ta leidis, et see sarnanes teemantiga ja nimetas selle Mosani teemandiks.
Tegelikult sai Acheson juba 1885. aastal ränidioksiidi, segades koksi ränidioksiidiga ja kuumutades seda elektriahjus. Sel ajal pidasid inimesed seda teemantide seguks ja nimetasid seda smirgeliks.
1892. aastal täiustas Acheson sünteesiprotsessi, segas kvartsliiva, koksi, väikese koguse puitlaastude ja NaCl ning kuumutas selle elektrikaareahjus temperatuurini 2700 ℃ ning sai edukalt ketendunud SiC kristalle. Seda ränikarbiidi kristallide sünteesimeetodit tuntakse kui Achesoni meetodit ja see on endiselt tööstuses ränikarbiidi abrasiivmaterjalide tootmise peavoolumeetod. Sünteetiliste toormaterjalide madala puhtuse ja töötlemata sünteesiprotsessi tõttu tekitab Achesoni meetod rohkem SiC lisandeid, halb kristallide terviklikkus ja väike kristallide läbimõõt, mida on raske täita pooljuhtide tööstuse nõudeid suurte, kõrge puhtusastmega ja kõrgete toodete jaoks. -kvaliteetsed kristallid ja neid ei saa kasutada elektroonikaseadmete valmistamiseks.
Lely of Philips Laboratory pakkus 1955. aastal välja uue meetodi ränikarbiidi monokristallide kasvatamiseks. Selle meetodi puhul kasutatakse kasvuanumana grafiittiiglit, ränikarbiidi kristallide kasvatamise toorainena ja poorset grafiiti kasutatakse isoleerimiseks. õõnes ala kasvava tooraine keskelt. Kasvatamisel kuumutatakse grafiittiiglit Ar või H2 atmosfääris temperatuurini 2500 ℃ ning perifeerne SiC pulber sublimeeritakse ja lagundatakse Si ja C aurufaasi aineteks ning SiC kristallid kasvatatakse pärast gaasi keskmises õõnes piirkonnas. vool edastatakse läbi poorse grafiidi.
Kolmandaks, SiC kristallide kasvatamise tehnoloogia
SiC monokristallide kasv on selle omaduste tõttu keeruline. See on peamiselt tingitud asjaolust, et atmosfäärirõhul puudub vedel faas, mille stöhhiomeetriline suhe on Si: C = 1:1, ja seda ei saa kasvatada küpsemate kasvumeetoditega, mida kasutatakse pooljuhtide praeguses peavoolu kasvuprotsessis. tööstus - cZ meetod, langeva tiigli meetod ja muud meetodid. Teoreetilise arvutuse kohaselt saab Si:C = 1:1 lahuse stöhhiomeetrilise suhte saada ainult siis, kui rõhk on suurem kui 10E5 atm ja temperatuur on kõrgem kui 3200 ℃. Selle probleemi lahendamiseks on teadlased teinud lakkamatuid jõupingutusi, et pakkuda välja erinevaid meetodeid kvaliteetsete, suurte ja odavate SiC kristallide saamiseks. Praegu on peamised meetodid PVT meetod, vedelfaasi meetod ja kõrge temperatuuriga aurude keemilise sadestamise meetod.
Postitusaeg: 24. jaanuar 2024