Silikon karbid (SiC) noyob fizik va kimyoviy xossalarga ega boʻlgan keng tarmoqli{0}}oʻtkazgichli aralash materialdir. C-Si kimyoviy aloqalari va qatlamli C-Si joylashuvi SiC ga yuqori qattiqlik, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori to'yingan drift tezligini, shuningdek, keng tarmoqli oralig'ini va yuqori parchalanish maydonini beradi. So'nggi yillarda SiC yarimo'tkazgichlari o'zlarining ajoyib moddiy xususiyatlari tufayli yuqori-chastotali, yuqori quvvatli-va kichik o'lchamli qurilmalarda keng e'tiborni tortdi.
SiC kristallari 200 dan ortiq politiplarda mavjud bo'lib, ular orasida 4H‑SiC, 6H‑SiC va 3C‑SiC eng keng tarqalgan. ‑SiC (olti burchakli politiplar, 4H‑SiC va 6H‑SiC bilan ifodalangan) etuk oʻsish jarayoniga ega va sanoatda keng qoʻllaniladi . 4H‑SiC olti burchakli va kubik panjaralarni oʻz ichiga oladi, ikki qatlamlari ABCB-ABCB darajasida joylashgan boʻlib, uning qattiqligi va zichligi yuqori boʻladi. barqarorlik. 3C‑SiC yagona ‑SiC (kub politipi) boʻlib, kristall tuzilishi kremniynikiga oʻxshaydi. U SiO₂/3C‑SiC interfeysida o‘ta yuqori issiqlik o‘tkazuvchanligi, yuqori kanal harakatchanligi va pastroq nuqsonli holat zichligini namoyish etadi va bu ajoyib dastur potentsialini ko‘rsatadi.
Yangi energiya vositalari, quyosh fotovoltaiklari va shamol energiyasini ishlab chiqarish kabi sohalarda keng ko'lamli talablarni qondirish uchun yuqori sifatli, katta diametrli va arzon SiC monokristal o'sishi texnologiyalari tadqiqot va rivojlanishning asosiy yo'nalishiga aylandi. Hozirgi vaqtda keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladigan SiC kristallarini o'stirish usullari fizik bug 'tashuvini (PVT), yuqori haroratli kimyoviy bug'larni cho'ktirishni (HTCVD) va yuqori haroratli eritma o'sishini (HTSG) o'z ichiga oladi. Ular orasida PVT usuli nisbatan etuk va SiC monokristallarini keng miqyosda ishlab chiqarish talablariga javob berdi. Biroq, turli sohalarda SiC kristalining sifati va energiya samaradorligiga bo'lgan talablar ortib borayotganligi sababli, PVT usulining kamchiliklari tobora ko'proq namoyon bo'lmoqda. Birinchidan, PVT tomonidan talab qilinadigan yuqori o'sish harorati sezilarli energiya sarfi va narxiga olib keladi. Ikkinchidan, PVT tomonidan o'stirilgan SiC monokristallari kristal sifatiga jiddiy ta'sir ko'rsatadigan dislokatsiyalar va mikroquvurlar kabi nuqsonlarni o'z ichiga oladi. HTCVD usuli yuqori tozalik bilan SiC ishlab chiqaradi, Si/C atom nisbatini samarali boshqarish imkonini beradi va o'sish prekursorlarini uzluksiz etkazib berish imkonini beradi. Bundan tashqari, maxsus shaklli kavisli grafit komponentlari prekursorlarni tashish va kimyoviy reaktsiya jarayonlarini samarali optimallashtirishi mumkin. Shunga qaramay, HTCVD ning yuqori harorat va maxsus gaz talablari SiC kristallarining ishlab chiqarish narxini oshiradi.
Umuman olganda, HTSG usuli SiC monokristallarini termodinamik muvozanatga yaqin sharoitlarda nisbatan past haroratlarda etishtirishning afzalliklarini taklif etadi va o'sish jarayonida kristaldagi dislokatsiya nuqsonlari samarali ravishda o'zgartirilishi mumkin. HTSG ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish bilan birga yuqori kristal sifatini ta'minlaydi.
SiC monokristallarini HTSG usuli bilan o'stirishda oqimlarni to'g'ri tanlash SiC kristalining o'sishi samaradorligini va sifatini oshirishning asosiy omilidir. Oqim elementlarini tanlash quyidagi printsiplarga amal qilishi kerak:
Yuqori uglerod eruvchanligi: Yuqori uglerodni eritish qobiliyati kristall o'sishining barqaror muhitini ta'minlaydi va nisbatan pastroq o'sish harorati eksperimental xarajatlarni va energiya sarfini samarali ravishda kamaytiradi.
Yuqori massa tashish qobiliyati: oqim elementlarini (o'tish metallari yoki nodir tuproq elementlari) qo'shilishi eritmaning yopishqoqligini pasaytiradi va uning oquvchanligini yaxshilaydi, shu bilan eritmadagi uglerod eritmalarini tashishni tezlashtiradi.
SiC bilan yaxshi namlanish: urug'ning kristalli yuzasi eritma bilan aloqa qilganda to'liq namlangan bo'lishi kerak.
Tabiatda ko'p va osongina mavjud.
Yuqori haroratlarda SiC dan boshqa barqaror yuqori haroratli fazalar hosil bo'lmaydi.
Ular orasida oqim elementlarining uglerodni eritish qobiliyati ayniqsa muhimdir, chunki bu qobiliyatni kuchaytirish kristallarning tez va yuqori sifatli o'sishiga yordam beradi. HTSG usulida SiC monokristalining o'sishi uchun uglerod manbai eritmani ushlab turadigan grafit tigeldan keladi. Eritilgan kremniyda uglerodning eruvchanligi juda past-peritektik nuqtada (3073 K) atigi 13%-va kremniy bevosita 2273 K dan yuqori bug'langanligi sababli, uglerodning eruvchanligini oshirish va shu bilan yuqori sifatli o'sishni ta'minlash uchun kremniy eritmasiga boshqa o'tish elementlarini yoki nodir tuproq elementlarini qo'shish kerak.