Па-першае, структура і ўласцівасці крышталя SiC.
SiC - гэта бінарнае злучэнне, якое складаецца з элементаў Si і C у суадносінах 1:1, гэта значыць 50% крэмнію (Si) і 50% вугляроду (C), і яго асноўнай структурнай адзінкай з'яўляецца тэтраэдр SI-C.
Прынцыповая схема структуры тэтраэдра з карбіду крэмнію
Напрыклад, атамы Si маюць вялікі дыяметр, эквівалентны яблыку, а атамы C маюць малы дыяметр, эквівалентны апельсіну, і роўная колькасць апельсінаў і яблыкаў складзена разам, каб утварыць крышталь SiC.
SiC - гэта бінарнае злучэнне, у якім адлегласць паміж атамамі сувязі Si-Si складае 3,89 A. Як зразумець гэта адлегласць?У цяперашні час самая выдатная літаграфічная машына на рынку мае дакладнасць літаграфіі 3 нм, што складае адлегласць 30 А, а дакладнасць літаграфіі ў 8 разоў перавышае атамную адлегласць.
Энергія сувязі Si-Si складае 310 кДж/моль, так што вы можаце зразумець, што энергія сувязі - гэта сіла, якая раз'ядноўвае гэтыя два атамы, і чым большая энергія сувязі, тым большая сіла, якую вы павінны раз'яднаць.
Напрыклад, атамы Si маюць вялікі дыяметр, эквівалентны яблыку, а атамы C маюць малы дыяметр, эквівалентны апельсіну, і роўная колькасць апельсінаў і яблыкаў складзена разам, каб утварыць крышталь SiC.
SiC - гэта бінарнае злучэнне, у якім адлегласць паміж атамамі сувязі Si-Si складае 3,89 A. Як зразумець гэта адлегласць?У цяперашні час самая выдатная літаграфічная машына на рынку мае дакладнасць літаграфіі 3 нм, што складае адлегласць 30 А, а дакладнасць літаграфіі ў 8 разоў перавышае атамную адлегласць.
Энергія сувязі Si-Si складае 310 кДж/моль, так што вы можаце зразумець, што энергія сувязі - гэта сіла, якая раз'ядноўвае гэтыя два атамы, і чым большая энергія сувязі, тым большая сіла, якую вы павінны раз'яднаць.
Прынцыповая схема структуры тэтраэдра з карбіду крэмнію
Напрыклад, атамы Si маюць вялікі дыяметр, эквівалентны яблыку, а атамы C маюць малы дыяметр, эквівалентны апельсіну, і роўная колькасць апельсінаў і яблыкаў складзена разам, каб утварыць крышталь SiC.
SiC - гэта бінарнае злучэнне, у якім адлегласць паміж атамамі сувязі Si-Si складае 3,89 A. Як зразумець гэта адлегласць?У цяперашні час самая выдатная літаграфічная машына на рынку мае дакладнасць літаграфіі 3 нм, што складае адлегласць 30 А, а дакладнасць літаграфіі ў 8 разоў перавышае атамную адлегласць.
Энергія сувязі Si-Si складае 310 кДж/моль, так што вы можаце зразумець, што энергія сувязі - гэта сіла, якая раз'ядноўвае гэтыя два атамы, і чым большая энергія сувязі, тым большая сіла, якую вы павінны раз'яднаць.
Напрыклад, атамы Si маюць вялікі дыяметр, эквівалентны яблыку, а атамы C маюць малы дыяметр, эквівалентны апельсіну, і роўная колькасць апельсінаў і яблыкаў складзена разам, каб утварыць крышталь SiC.
SiC - гэта бінарнае злучэнне, у якім адлегласць паміж атамамі сувязі Si-Si складае 3,89 A. Як зразумець гэта адлегласць?У цяперашні час самая выдатная літаграфічная машына на рынку мае дакладнасць літаграфіі 3 нм, што складае адлегласць 30 А, а дакладнасць літаграфіі ў 8 разоў перавышае атамную адлегласць.
Энергія сувязі Si-Si складае 310 кДж/моль, так што вы можаце зразумець, што энергія сувязі - гэта сіла, якая раз'ядноўвае гэтыя два атамы, і чым большая энергія сувязі, тым большая сіла, якую вы павінны раз'яднаць.
Мы ведаем, што кожнае рэчыва складаецца з атамаў, а структура крышталя ўяўляе сабой рэгулярнае размяшчэнне атамаў, якое называецца далёкім парадкам, як паказана ніжэй.Найменшая крышталічная адзінка называецца ячэйкай, калі ячэйка ўяўляе сабой кубічную структуру, яна называецца шчыльнаўпакаванай кубічнай, а ячэйка ўяўляе сабой шасцікутную структуру, яна называецца шчыльнаўпакаванай гексагональнай.
Да распаўсюджаных тыпаў крышталяў SiC адносяцца 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC і г. д. Паслядоўнасць іх размяшчэння ў напрамку восі с паказана на малюнку.
Сярод іх асноўная паслядоўнасць кладкі 4H-SiC - ABCB... ;Асноўная паслядоўнасць кладкі 6H-SiC - ABCACB... ;Асноўная паслядоўнасць кладкі 15R-SiC - ABCACBCABACABCB... .
Гэта можна разглядаць як цэглу для пабудовы дома, некаторыя з цэглы дома можна пакласці трыма спосабамі, некаторыя - чатырма спосабамі, некаторыя - шасцю спосабамі.
Асноўныя параметры ячэек гэтых распаўсюджаных тыпаў крышталяў SiC паказаны ў табліцы:
Што азначаюць a, b, c і вуглы?Структура найменшай элементарнай ячэйкі ў паўправадніку SiC апісваецца наступным чынам:
У выпадку адной і той жа ячэйкі крышталічная структура таксама будзе адрознівацца, гэта падобна на тое, што мы купляем у латарэю, выйгрышны нумар 1, 2, 3, вы купілі 1, 2, 3 тры лічбы, але калі лік адсартаваны па-іншаму, сума выйгрышу адрозніваецца, таму колькасць і парадак аднаго і таго ж крышталя можна назваць адным і тым жа крышталем.
На наступным малюнку паказаны два тыповых рэжыму кладкі, толькі розніца ў рэжыме кладкі верхніх атамаў, крышталічная структура адрозніваецца.
Крышталічная структура, утвораная SiC, моцна залежыць ад тэмпературы.Пад уздзеяннем высокай тэмпературы 1900~2000 ℃ 3C-SiC будзе павольна ператварацца ў шасцікутную паліформу SiC, такую як 6H-SiC, з-за яго нізкай структурнай стабільнасці.Менавіта з-за моцнай карэляцыі паміж верагоднасцю ўтварэння паліморфаў SiC і тэмпературай, а таксама нестабільнасці самога 3C-SiC хуткасць росту 3C-SiC цяжка палепшыць, а падрыхтоўка складаная.Гексагональная сістэма 4H-SiC і 6H-SiC з'яўляецца найбольш распаўсюджанай і прасцейшай у падрыхтоўцы, і шырока вывучана з-за сваіх асаблівасцяў.
Даўжыня сувязі SI-C у крышталі SiC складае ўсяго 1,89 А, але энергія сувязі дасягае 4,53 эВ.Такім чынам, разрыў узроўняў энергіі паміж станам сувязі і станам антысувязі вельмі вялікі, і можа ўтварыцца шырокая забароненая зона, якая ў некалькі разоў перавышае Si і GaAs.Большая шырыня забароненай зоны азначае стабільнасць высокатэмпературнай крышталічнай структуры.Звязаная сілавая электроніка можа рэалізаваць характарыстыкі стабільнай працы пры высокіх тэмпературах і спрошчаную структуру рассейвання цяпла.
Цесная сувязь сувязі Si-C прымушае рашотку мець высокую частату вібрацыі, гэта значыць фанон высокай энергіі, што азначае, што крышталь SiC мае высокую рухомасць насычаных электронаў і цеплаправоднасць, а адпаведныя сілавыя электронныя прылады маюць больш высокая хуткасць пераключэння і надзейнасць, што зніжае рызыку выхаду прылады з ладу пры перагрэве.Акрамя таго, больш высокая напружанасць поля прабоя SiC дазваляе яму дасягнуць больш высокіх канцэнтрацый допінгу і мець меншае супраціўленне ўключэнню.
Па-другое, гісторыя развіцця крышталя SiC
У 1905 г. доктар Анры Муасан выявіў у кратары прыродны крышталь SiC, які, на яго думку, нагадваў алмаз, і назваў яго алмазам Мосан.
Фактычна, яшчэ ў 1885 г. Ачэсан атрымаў SiC, змяшаўшы кокс з дыяксідам крэмнія і нагрэўшы яго ў электрычнай печы.У той час людзі прынялі яго за сумесь алмазаў і назвалі наждакам.
У 1892 годзе Ачэсан удасканаліў працэс сінтэзу, ён змяшаў кварцавы пясок, кокс, невялікую колькасць дранкі і NaCl і нагрэў гэта ў электрадугавой печы да 2700 ℃, і паспяхова атрымаў лускаватыя крышталі SiC.Гэты метад сінтэзу крышталяў SiC вядомы як метад Ачэсана і па-ранейшаму з'яўляецца асноўным метадам вытворчасці абразіваў SiC у прамысловасці.З-за нізкай чысціні сінтэтычнай сыравіны і грубага працэсу сінтэзу метад Ачэсана стварае больш прымешак SiC, дрэнную цэласнасць крышталя і малы дыяметр крышталя, што цяжка задаволіць патрабаванні паўправадніковай прамысловасці для вялікіх памераў, высокай чысціні і высокай - якасныя крышталі, і не могуць быць выкарыстаны для вытворчасці электронных прылад.
У 1955 г. Лелі з лабараторыі Philips прапанавала новы метад вырошчвання монакрышталяў SiC. У гэтым метадзе графітавы тыгель выкарыстоўваецца ў якасці пасудзіны для вырошчвання, крышталь парашка SiC выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны для вырошчвання крышталяў SiC, а кіпры графіт выкарыстоўваецца для ізаляцыі полая зона ад цэнтра расце сыравіны.Пры вырошчванні графітавы тыгель награваецца да 2500 ℃ у атмасферы Ar або H2, а перыферыйны парашок SiC сублімуецца і раскладаецца на парафазныя рэчывы Si і C, а крышталь SiC вырошчваецца ў сярэдняй полай вобласці пасля таго, як газ вырошчваецца. паток перадаецца праз кіпры графіт.
Па-трэцяе, тэхналогія росту крышталяў SiC
Вырошчванне монакрышталя SiC складана з-за яго ўласных асаблівасцей.У асноўным гэта звязана з тым, што не існуе вадкай фазы са стэхіаметрычным суадносінамі Si:C = 1:1 пры атмасферным ціску, і яе нельга вырошчваць больш спелымі метадамі вырошчвання, якія выкарыстоўваюцца ў сучасным працэсе вырошчвання паўправаднікоў. прамысловасці — метад cZ, метад падальнага тыгля і інш.Згодна з тэарэтычным разлікам, толькі калі ціск перавышае 10E5atm і тэмпература вышэй за 3200 ℃, можна атрымаць раствор у стэхіаметрычным суадносінах Si:C = 1:1.Для таго, каб пераадолець гэтую праблему, навукоўцы прыклалі нястомныя намаганні, каб прапанаваць розныя метады атрымання высокай якасці крышталяў, вялікага памеру і танных крышталяў SiC.У цяперашні час асноўнымі метадамі з'яўляюцца метад PVT, метад вадкай фазы і метад хімічнага асаджэння з пара пры высокай тэмпературы.
Час публікацыі: 24 студзеня 2024 г