ການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງ SiC Single Crystal ການນໍາໃຊ້CVD-SiC ຫຼາຍແຫຼ່ງຂໍ້ມູນໂດຍຜ່ານວິທີການ Sublimation
ໂດຍການນໍາໃຊ້ນໍາໃຊ້ໃຫມ່ຕັນ CVD-SiCເປັນແຫຼ່ງ SiC, ໄປເຊຍກັນ SiC ໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນອັດຕາ 1.46 ມມ/ຊມ ຜ່ານວິທີການ PVT. micropipe ແລະ dislocation ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງໄປເຊຍກັນທີ່ເຕີບໃຫຍ່ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າເຖິງວ່າຈະມີອັດຕາການເຕີບໂຕສູງ, ຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກແມ່ນດີເລີດ.
Silicon carbide (SiC)ເປັນ semiconductor ແຖບກ້ວາງທີ່ມີຄຸນສົມບັດທີ່ດີເລີດສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນແຮງດັນສູງ, ພະລັງງານສູງ, ແລະຄວາມຖີ່ສູງ. ຄວາມຕ້ອງການຂອງມັນໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ໂດຍສະເພາະໃນຂົງເຂດ semiconductor ພະລັງງານ. ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ semiconductor ພະລັງງານ, SiC ໄປເຊຍກັນດຽວແມ່ນຂະຫຍາຍຕົວໂດຍການ sublimating ແຫຼ່ງ SiC ຄວາມບໍລິສຸດສູງຢູ່ທີ່ 2100-2500 ° C, ຫຼັງຈາກນັ້ນ recrystalling ໃສ່ໄປເຊຍກັນແກ່ນໂດຍໃຊ້ວິທີການຂົນສົ່ງ vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ (PVT), ປະຕິບັດຕາມໂດຍການປຸງແຕ່ງເພື່ອໃຫ້ໄດ້ substrates ໄປເຊຍກັນດຽວໃນ wafers. . ຕາມປະເພນີ,ໄປເຊຍກັນ SiCການປູກດ້ວຍວິທີ PVT ໃນອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ 0.3 ຫາ 0.8 ມມ/ຊມ ເພື່ອຄວບຄຸມການເປັນແກ້ວ, ເຊິ່ງຂ້ອນຂ້າງຊ້າເມື່ອປຽບທຽບກັບວັດສະດຸຜລຶກອັນດຽວທີ່ໃຊ້ໃນການໃຊ້ເຊມິຄອນດັກເຕີ. ເມື່ອໄປເຊຍກັນ SiC ເຕີບໂຕໃນອັດຕາການເຕີບໂຕສູງໂດຍໃຊ້ວິທີການ PVT, ການເຊື່ອມໂຊມຂອງຄຸນນະພາບລວມທັງການລວມເອົາຄາບອນ, ຄວາມບໍລິສຸດຫຼຸດລົງ, ການຂະຫຍາຍຕົວ polycrystalline, ການສ້າງຂອບເຂດຂອງເມັດພືດ, ແລະການແຕກແຍກແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ porosity ບໍ່ໄດ້ຖືກປະຕິເສດ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງ SiC ບໍ່ໄດ້ຖືກພັດທະນາ, ແລະອັດຕາການເຕີບໂຕຊ້າຂອງ SiC ໄດ້ເປັນອຸປະສັກທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ຜົນຜະລິດຂອງ substrates SiC.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ບົດລາຍງານທີ່ຜ່ານມາກ່ຽວກັບການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງ SiC ໄດ້ໃຊ້ວິທີການລະບາຍອາຍພິດທາງເຄມີທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ (HTCVD) ແທນທີ່ຈະເປັນວິທີການ PVT. ວິທີການ HTCVD ໃຊ້ vapor ທີ່ມີ Si ແລະ C ເປັນແຫຼ່ງ SiC ໃນເຕົາປະຕິກອນ. HTCVD ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ SiC ແລະຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຄົ້ນຄວ້າແລະການພັດທະນາເພີ່ມເຕີມເພື່ອການຄ້າ. ຫນ້າສົນໃຈ, ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນອັດຕາການເຕີບໂຕສູງຂອງ ∼3 ມມ/ຊມ, ຜລຶກດຽວ SiC ສາມາດປູກດ້ວຍຄຸນນະພາບຜລຶກທີ່ດີໂດຍໃຊ້ວິທີການ HTCVD. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ອົງປະກອບ SiC ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນຂະບວນການ semiconductor ພາຍໃຕ້ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງທີ່ຕ້ອງການການຄວບຄຸມຂະບວນການທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ. ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂະບວນການ semiconductor, ∼99.9999% (∼6N) ອົງປະກອບ SiC ບໍລິສຸດແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວກະກຽມໂດຍຂະບວນການ CVD ຈາກ methyltrichlorosilane (CH3Cl3Si, MTS). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຂອງອົງປະກອບ CVD-SiC, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກຍົກເລີກຫຼັງຈາກການນໍາໃຊ້. ບໍ່ດົນມານີ້, ອົງປະກອບ CVD-SiC ທີ່ຖືກຍົກເລີກໄດ້ຖືກພິຈາລະນາເປັນແຫຼ່ງ SiC ສໍາລັບການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ເຖິງແມ່ນວ່າບາງຂະບວນການຟື້ນຟູລວມທັງການຂັດແລະການຊໍາລະລ້າງແມ່ນຍັງຕ້ອງການເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການສູງຂອງແຫຼ່ງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຜລຶກ. ໃນການສຶກສານີ້, ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ທ່ອນໄມ້ CVD-SiC ທີ່ຖືກຖິ້ມໄວ້ເພື່ອນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ເປັນແຫຼ່ງສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC. ຕັນ CVD-SiC ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນດຽວໄດ້ຖືກກະກຽມເປັນຕັນ crushed ຂະຫນາດ, ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນຮູບຮ່າງແລະຂະຫນາດເມື່ອທຽບກັບຝຸ່ນ SiC ການຄ້າທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປໃນຂະບວນການ PVT, ເພາະສະນັ້ນພຶດຕິກໍາຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວກັນຄາດວ່າຈະມີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ແຕກຕ່າງກັນ. ກ່ອນທີ່ຈະດໍາເນີນການທົດລອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ການຈໍາລອງຄອມພິວເຕີໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອບັນລຸອັດຕາການເຕີບໂຕສູງ, ແລະເຂດຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກຕັ້ງຄ່າຕາມຄວາມເຫມາະສົມສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ. ຫຼັງຈາກການເຕີບໂຕຂອງໄປເຊຍກັນ, ໄປເຊຍກັນທີ່ຂະຫຍາຍຕົວໄດ້ຮັບການປະເມີນຜົນໂດຍການ tomography ຂ້າມພາກສ່ວນ, micro-Raman spectroscopy, ຄວາມລະອຽດສູງການແຜ່ກະຈາຍ X-ray, ແລະ synchrotron ພູມສັນຖານ X-ray beam ສີຂາວ.
ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນແຫຼ່ງ CVD-SiC ທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວ PVT ຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ໃນການສຶກສານີ້. ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນບົດແນະນໍາ, ອົງປະກອບ CVD-SiC ໄດ້ຖືກສັງເຄາະຈາກ MTS ໂດຍຂະບວນການ CVD ແລະຮູບຮ່າງສໍາລັບການນໍາໃຊ້ semiconductor ໂດຍຜ່ານການປຸງແຕ່ງກົນຈັກ. N ໄດ້ຖືກ doped ໃນຂະບວນການ CVD ເພື່ອບັນລຸການ conductivity ສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຂະບວນການ semiconductor. ຫຼັງຈາກການນໍາໃຊ້ໃນຂະບວນການ semiconductor, ອົງປະກອບ CVD-SiC ໄດ້ຖືກ crushed ເພື່ອກະກຽມແຫຼ່ງສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງໃນຮູບ 1. ແຫຼ່ງ CVD-SiC ໄດ້ຖືກກະກຽມເປັນແຜ່ນທີ່ມີຄວາມຫນາສະເລ່ຍຂອງ ∼0.5 ມມແລະຂະຫນາດອະນຸພາກສະເລ່ຍຂອງ. 49.75 ມມ.
ຮູບທີ 1: ແຫຼ່ງ CVD-SiC ກະກຽມໂດຍຂະບວນການ CVD ທີ່ອີງໃສ່ MTS.
ການນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງ CVD-SiC ທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1, ໄປເຊຍກັນ SiC ໄດ້ຖືກປູກໂດຍວິທີການ PVT ໃນເຕົາອົບຄວາມຮ້ອນ induction. ເພື່ອປະເມີນການກະຈາຍອຸນຫະພູມໃນເຂດຄວາມຮ້ອນ, ລະຫັດຈໍາລອງທາງການຄ້າ VR-PVT 8.2 (STR, ສາທາລະນະລັດເຊີເບຍ) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້. ເຄື່ອງປະຕິກອນທີ່ມີເຂດຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກສ້າງແບບຈໍາລອງເປັນຕົວແບບ 2D axisymmetric, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2, ດ້ວຍຮູບແບບຕາຫນ່າງຂອງມັນ. ວັດສະດຸທັງຫມົດທີ່ໃຊ້ໃນການຈໍາລອງແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2, ແລະຄຸນສົມບັດຂອງພວກມັນຖືກລະບຸໄວ້ໃນຕາຕະລາງ 1. ອີງຕາມຜົນການຈໍາລອງ, ຜລຶກ SiC ໄດ້ຖືກປູກໂດຍໃຊ້ວິທີການ PVT ໃນລະດັບອຸນຫະພູມ 2250-2350 ° C ໃນບັນຍາກາດ Ar ຢູ່ທີ່. 35 Torr ສໍາລັບ 4 ຊົ່ວໂມງ. A 4° off-axis 4H-SiC wafer ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແກ່ນ SiC. ໄປເຊຍກັນທີ່ເຕີບໃຫຍ່ໄດ້ຖືກປະເມີນໂດຍ micro-Raman spectroscopy (Witec, UHTS 300, ເຢຍລະມັນ) ແລະຄວາມລະອຽດສູງ XRD (HRXRD, X'Pert-PROMED, PANalytical, ເນເທີແລນ). ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ impurity ໃນໄປເຊຍກັນ SiC ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ໄດ້ຖືກປະເມີນໂດຍໃຊ້ spectrometry ມະຫາຊົນ ion ທີສອງແບບເຄື່ອນໄຫວ (SIMS, Cameca IMS-6f, ປະເທດຝຣັ່ງ). ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ຂອງໄປເຊຍກັນທີ່ເຕີບໃຫຍ່ໄດ້ຖືກປະເມີນໂດຍໃຊ້ synchrotron white beam X-ray topography ທີ່ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ Pohang.
ຮູບທີ 2: ແຜນວາດເຂດຄວາມຮ້ອນ ແລະຮູບແບບຕາໜ່າງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ PVT ໃນເຕົາອົບຄວາມຮ້ອນແບບ induction.
ນັບຕັ້ງແຕ່ວິທີການ HTCVD ແລະ PVT ຈະເລີນເຕີບໂຕໄປເຊຍກັນພາຍໃຕ້ຄວາມສົມດຸນຂອງໄລຍະອາຍແກັສຂອງແຂງຢູ່ດ້ານການຂະຫຍາຍຕົວ, ການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງ SiC ໂດຍວິທີ HTCVD ໄດ້ກະຕຸ້ນຄວາມທ້າທາຍຂອງການເຕີບໂຕຢ່າງໄວວາຂອງ SiC ໂດຍວິທີການ PVT ໃນການສຶກສານີ້. ວິທີການ HTCVD ໃຊ້ແຫຼ່ງອາຍແກັສທີ່ຄວບຄຸມການໄຫຼໄດ້ງ່າຍ, ໃນຂະນະທີ່ວິທີການ PVT ໃຊ້ແຫຼ່ງແຂງທີ່ບໍ່ໄດ້ຄວບຄຸມການໄຫຼໂດຍກົງ. ອັດຕາການໄຫຼເຂົ້າຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໃນວິທີການ PVT ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໂດຍອັດຕາ sublimation ຂອງແຫຼ່ງແຂງໂດຍຜ່ານການຄວບຄຸມການແຜ່ກະຈາຍອຸນຫະພູມ, ແຕ່ການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນຂອງການແຜ່ກະຈາຍອຸນຫະພູມໃນລະບົບການຂະຫຍາຍຕົວພາກປະຕິບັດແມ່ນບໍ່ງ່າຍທີ່ຈະບັນລຸໄດ້.
ໂດຍການເພີ່ມອຸນຫະພູມແຫຼ່ງໃນເຕົາປະຕິກອນ PVT, ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ SiC ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍການເພີ່ມອັດຕາການ sublimation ຂອງແຫຼ່ງ. ເພື່ອບັນລຸການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມຢູ່ດ້ານຫນ້າການຂະຫຍາຍຕົວແມ່ນສໍາຄັນ. ເພື່ອເພີ່ມອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວໂດຍບໍ່ມີການປະກອບເປັນ polycrystals, gradient ອຸນຫະພູມສູງຈໍາເປັນຕ້ອງບັນລຸໄດ້ຢູ່ດ້ານຫນ້າການຂະຫຍາຍຕົວ, ດັ່ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂດຍການຂະຫຍາຍຕົວ SiC ຜ່ານວິທີການ HTCVD. ການປະຕິບັດຄວາມຮ້ອນໃນແນວຕັ້ງທີ່ບໍ່ພຽງພໍກັບດ້ານຫລັງຂອງຫມວກຄວນ dissipate ຄວາມຮ້ອນສະສົມຢູ່ດ້ານຫນ້າການຂະຫຍາຍຕົວໂດຍຜ່ານການ radiation ຄວາມຮ້ອນກັບຫນ້າດິນການຂະຫຍາຍຕົວ, ນໍາໄປສູ່ການສ້າງຕັ້ງຂອງຫນ້າດິນເກີນ, ie, polycrystalline ການຂະຫຍາຍຕົວ.
ທັງສອງຂະບວນການໂອນມະຫາຊົນແລະ recrystallization ໃນວິທີການ PVT ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບວິທີການ HTCVD, ເຖິງແມ່ນວ່າພວກເຂົາແຕກຕ່າງກັນໃນແຫຼ່ງ SiC. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງ SiC ຍັງສາມາດບັນລຸໄດ້ໃນເວລາທີ່ອັດຕາການ sublimation ຂອງແຫຼ່ງ SiC ແມ່ນສູງພຽງພໍ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ການບັນລຸໄດ້ໄປເຊຍກັນ SiC ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການຂະຫຍາຍຕົວສູງໂດຍຜ່ານວິທີການ PVT ມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼາຍ. ຜົງທາງການຄ້າປົກກະຕິແລ້ວມີສ່ວນປະສົມຂອງອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍແລະຂະຫນາດໃຫຍ່. ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງດ້ານພະລັງງານ, ອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ impurity ຂ້ອນຂ້າງສູງແລະ sublimate ກ່ອນອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່, ນໍາໄປສູ່ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ impurity ສູງໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຍ້ອນວ່າ SiC ແຂງຈະເສື່ອມໂຊມເຂົ້າໄປໃນຊະນິດ vapor ເຊັ່ນ C ແລະ Si, SiC2 ແລະ Si2C ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ, C ແຂງຈະເກີດຂຶ້ນຢ່າງຫຼີກລ່ຽງເມື່ອແຫຼ່ງ SiC sublimates ໃນວິທີການ PVT. ຖ້າຂອງແຂງ C ມີຂະຫນາດນ້ອຍແລະແສງສະຫວ່າງພຽງພໍ, ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາ, ອະນຸພາກ C ຂະຫນາດນ້ອຍ, ທີ່ເອີ້ນວ່າ "ຂີ້ຝຸ່ນ C," ສາມາດຖືກສົ່ງໄປຫາຫນ້າຜລຶກໂດຍການຖ່າຍທອດມະຫາຊົນທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການລວມຢູ່ໃນແກ້ວທີ່ເຕີບໃຫຍ່. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເປື້ອນຂອງໂລຫະແລະຝຸ່ນ C, ຂະຫນາດອະນຸພາກຂອງແຫຼ່ງ SiC ໂດຍທົ່ວໄປຄວນຈະຖືກຄວບຄຸມໃຫ້ມີເສັ້ນຜ່າກາງຫນ້ອຍກວ່າ 200 μm, ແລະອັດຕາການເຕີບໂຕບໍ່ຄວນເກີນ ∼0.4 ມມ / ຊຕມເພື່ອຮັກສາການຖ່າຍທອດມະຫາຊົນຊ້າແລະບໍ່ລວມການລອຍ. ຄຂີ້ຝຸ່ນ. ຄວາມບໍ່ສະອາດຂອງໂລຫະແລະຝຸ່ນ C ນໍາໄປສູ່ການເຊື່ອມໂຊມຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ທີ່ເຕີບໃຫຍ່, ເຊິ່ງເປັນອຸປະສັກຕົ້ນຕໍຕໍ່ການເຕີບໂຕຢ່າງໄວວາຂອງ SiC ຜ່ານວິທີການ PVT.
ໃນການສຶກສານີ້, ແຫຼ່ງ CVD-SiC ທີ່ຖືກບີບອັດໂດຍບໍ່ມີອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້, ກໍາຈັດຝຸ່ນ C ທີ່ເລື່ອນໄດ້ພາຍໃຕ້ການຖ່າຍທອດມະຫາຊົນທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ດັ່ງນັ້ນ, ໂຄງສ້າງເຂດຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກອອກແບບໂດຍໃຊ້ວິທີ multiphysics simulation-based PVT ເພື່ອບັນລຸການເຕີບໂຕຂອງ SiC ຢ່າງໄວວາ, ແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມ simulated ແລະ gradient ອຸນຫະພູມແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3a.
ຮູບ 3: (a) ການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມແລະ gradient ອຸນຫະພູມຢູ່ໃກ້ກັບການຂະຫຍາຍຕົວທາງຫນ້າຂອງເຕົາປະຕິກອນ PVT ທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍການວິເຄາະອົງປະກອບ finite, ແລະ (b) ການແຜ່ກະຈາຍອຸນຫະພູມຕາມແນວຕັ້ງຕາມເສັ້ນແກນ.
ເມື່ອປຽບທຽບກັບການຕັ້ງຄ່າເຂດຄວາມຮ້ອນແບບປົກກະຕິສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ໃນອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງ 0.3 ຫາ 0.8 ມມ/ຊມ ພາຍໃຕ້ລະດັບອຸນຫະພູມຂະຫນາດນ້ອຍຕ່ໍາກວ່າ 1 ° C/ມມ, ການຕັ້ງຄ່າເຂດຄວາມຮ້ອນໃນການສຶກສານີ້ມີການ gradient ອຸນຫະພູມຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່ຂອງ ∼ 3.8°C/ມມ ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ ∼2268°C. ມູນຄ່າການ gradient ອຸນຫະພູມໃນການສຶກສານີ້ແມ່ນປຽບທຽບກັບການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງ SiC ໃນອັດຕາ 2.4 ມມ/ຊມ ໂດຍໃຊ້ວິທີ HTCVD, ບ່ອນທີ່ການປັບສີຂອງອຸນຫະພູມໄດ້ຖືກກໍານົດເປັນ ∼14 ° C/ມມ. ຈາກການກະຈາຍອຸນຫະພູມຕາມແນວຕັ້ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3b, ພວກເຮົາຢືນຢັນວ່າບໍ່ມີການປ່ຽນສີຂອງອຸນຫະພູມແບບປີ້ນກັບກັນທີ່ສາມາດສ້າງເປັນໂພລີຄຣິສຕັອດຢູ່ໃກ້ກັບຫນ້າການຂະຫຍາຍຕົວ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນວັນນະຄະດີ.
ການນໍາໃຊ້ລະບົບ PVT, ໄປເຊຍກັນ SiC ໄດ້ຖືກປູກຈາກແຫຼ່ງ CVD-SiC ເປັນເວລາ 4 ຊົ່ວໂມງ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2 ແລະ 3. ການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຜລຶກ SiC ຕົວແທນຈາກ SiC ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 4a. ຄວາມຫນາແລະອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ທີ່ສະແດງໃນຮູບ 4a ແມ່ນ 5.84 ມມແລະ 1.46 ມມ / ຊົ່ວໂມງ, ຕາມລໍາດັບ. ຜົນກະທົບຂອງແຫຼ່ງ SiC ກ່ຽວກັບຄຸນນະພາບ, polytype, morphology, ແລະຄວາມບໍລິສຸດຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ທີ່ປູກຢູ່ໃນຮູບ 4a ໄດ້ຖືກສືບສວນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 4b-e. ຮູບພາບ tomography cross-sectional ໃນຮູບ 4b ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນເປັນຮູບ convex ເນື່ອງຈາກເງື່ອນໄຂການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ເຫມາະສົມ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, spectroscopy micro-Raman ໃນຮູບ 4c ໄດ້ກໍານົດໄປເຊຍກັນທີ່ເຕີບໃຫຍ່ເປັນໄລຍະດຽວຂອງ 4H-SiC ໂດຍບໍ່ມີການລວມເອົາ polytype ໃດ. ມູນຄ່າ FWHM ຂອງຈຸດສູງສຸດ (0004) ທີ່ໄດ້ຮັບຈາກການວິເຄາະເສັ້ນໂຄ້ງ X-ray rocking ແມ່ນ 18.9 arcseconds, ຍັງຢືນຢັນຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນທີ່ດີ.
ຮູບທີ 4: (a) ການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຜລຶກ SiC (ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວ 1.46 ມມ/ຊມ) ແລະຜົນການປະເມີນຜົນຂອງມັນດ້ວຍ (ຂ) ການກວດວິເຄາະດ້ານຕັດຮູບ, (ຄ) ໄມໂຄຣຣາມັນ spectroscopy, (d) ໂຄ້ງໂຄ້ງ X-ray, ແລະ ( e) ພູມສັນຖານ X-ray.
ຮູບທີ 4e ສະແດງໃຫ້ເຫັນພູມສັນຖານ X-ray ສີຂາວຂອງ beam ກໍານົດຮອຍຂີດຂ່ວນແລະການ dislocation ຂອງ threading ໃນ wafer ຂັດຂອງໄປເຊຍກັນການຂະຫຍາຍຕົວ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ຂອງໄປເຊຍກັນທີ່ປູກໄດ້ຖືກວັດແທກເປັນ ∼3000 ea/cm², ສູງກວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນ dislocation ຂອງ crystal ແກ່ນເລັກນ້ອຍ, ເຊິ່ງແມ່ນ ∼2000 ea/cm². ໄປເຊຍກັນທີ່ປູກໄດ້ຖືກຢືນຢັນວ່າມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ຂ້ອນຂ້າງຕ່ໍາ, ທຽບກັບຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນຂອງ wafers ການຄ້າ. ຫນ້າສົນໃຈ, ການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍໃຊ້ວິທີການ PVT ດ້ວຍແຫຼ່ງ CVD-SiC ທີ່ຖືກທໍາລາຍພາຍໃຕ້ລະດັບອຸນຫະພູມຂະຫນາດໃຫຍ່. ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ B, Al, ແລະ N ໃນໄປເຊຍກັນທີ່ປູກແມ່ນ 2.18 × 10¹⁶, 7.61 × 10¹⁵, ແລະ 1.98 × 10¹⁹ ປະລໍາມະນູ/cm³, ຕາມລໍາດັບ. ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ P ໃນໄປເຊຍກັນທີ່ປູກແມ່ນຕ່ຳກວ່າຂີດຈຳກັດໃນການກວດຫາ (<1.0 × 10¹⁴ atoms/cm³). ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ impurity ແມ່ນຕໍ່າພຽງພໍສໍາລັບຜູ້ຂົນສົ່ງ, ຍົກເວັ້ນ N, ເຊິ່ງຖືກ doped ໂດຍເຈດຕະນາໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ CVD.
ເຖິງແມ່ນວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຜລຶກໃນການສຶກສານີ້ແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ພິຈາລະນາຜະລິດຕະພັນການຄ້າ, ການສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນສໍາເລັດຂອງການເຕີບໂຕຂອງ SiC ຢ່າງໄວວາທີ່ມີຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນທີ່ດີໂດຍໃຊ້ແຫຼ່ງ CVD-SiC ຜ່ານວິທີການ PVT ມີຜົນກະທົບທີ່ສໍາຄັນ. ນັບຕັ້ງແຕ່ແຫຼ່ງ CVD-SiC, ເຖິງວ່າຈະມີຄຸນສົມບັດທີ່ດີເລີດ, ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການແຂ່ງຂັນໂດຍການນໍາມາໃຊ້ຄືນວັດສະດຸທີ່ຖິ້ມຂີ້ເຫຍື້ອ, ພວກເຮົາຄາດຫວັງວ່າການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງພວກເຂົາເປັນແຫຼ່ງ SiC ທີ່ດີທີ່ຈະທົດແທນແຫຼ່ງຜົງ SiC. ເພື່ອນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງ CVD-SiC ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງ SiC, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມໃນລະບົບ PVT ແມ່ນຈໍາເປັນ, ສ້າງຄໍາຖາມເພີ່ມເຕີມສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດ.
ສະຫຼຸບ
ໃນການສຶກສານີ້, ການສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນສໍາເລັດຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ຢ່າງໄວວາໂດຍນໍາໃຊ້ທ່ອນໄມ້ CVD-SiC ທີ່ຖືກທໍາລາຍພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ gradient ທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໂດຍຜ່ານວິທີການ PVT ແມ່ນບັນລຸໄດ້. ຫນ້າສົນໃຈ, ການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ໄດ້ຖືກຮັບຮູ້ໂດຍການປ່ຽນແຫຼ່ງ SiC ດ້ວຍວິທີການ PVT. ວິທີການນີ້ຄາດວ່າຈະເພີ່ມປະສິດທິພາບການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ SiC ໄປເຊຍກັນຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງ, ໃນທີ່ສຸດການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕໍ່ຫນ່ວຍຂອງ substrates SiC ແລະສົ່ງເສີມການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງອຸປະກອນພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ.
ເວລາປະກາດ: ກໍລະກົດ-19-2024