Celeri Incrementum Sic Single Crystal UsingCVD-SiC BulkSource via Sublimationis Methodo
Utendo REDIVIVUSCVD-SiC caudicesut fons SiC, crystalla SiC feliciter creverunt ad 1,46 mm/h per methodum PVT. Increvit crystallum micropipe et densitates dislocationis indicant, quamvis altae incrementi rate, qualitas crystalli optima est.
Pii carbide (SiC)est fascia lata semiconductor cum excellentibus proprietatibus applicationum in alta intentione, alta potestate et frequentia alta. Eius postulatio his annis celerius crevit, praesertim in potestate campi semiconductoris. Potentias applicationes semiconductores, SiC singulae cristallae augentur sublimando puritatem altam in fonte SiC ad 2100-2500°C, deinde in semen crystallum recrystando utens modum vaporis physici (PVT), deinde processus ad obtinendum singulae cristallinae subiectae in lagana. . Institutio,SiC crystalliscrevit methodo PVT utentes in incremento 0,3 ad 0,8 mm/h ad crystallinum temperandum, quae relative lente comparatur cum aliis materiis in applicationibus semiconductoris simplicibus cristallinae. Cum crystalla SiC aucta sunt in altum incrementum rates utentes methodo PVT, degradatio qualitatis inclusionibus carbonis inclusis, puritatem, incrementa polycrystallina, formationem frumenti, ac defectionem et porositatem defectuum non exclusa est. Ergo incrementum celeris SiC non evolutum est, et tarda incrementa SiC maioris impedimentum productitati SiC subiectae fuit.
Ex altera parte, recentes relationes de celeri incremento SiC adhibitae sunt summus temperaturae chemicae depositio modi vaporum (HTCVD) potius quam methodi PVT. Methodus HTCVD vaporem continentem Si & C adhibet ut fonte SiC in reactore. HTCVD nondum ad magnam SiC productionem adhibitus est et ulteriorem investigationem et progressionem mercaturae requirit. Interestingly, etiam in magna incrementi rate of 3 mm/h, SiC una crystallis crescere potest cum optima qualitate crystalli utens methodo HTCVD. Interim SiC partes in processibus semiconductoribus adhibitae sunt sub asperis ambitibus quae maxime altae castitatis processus imperium requirunt. Ad applicationes processus semiconductores, ∼99.9999% (∼6N) puritas partium SiC, solent praeparari per processum CVD ex methyltrichlorosilane (CH3Cl3Si, MTS). Tamen, quamvis princeps puritatis CVD-SiC partium, post usum abiectae fuerint. Nuper, elementa CVD-SiC abiecta, fontes cristalli incrementi SiC habiti sunt, quamvis processus quidam recuperandi inter contritionem et purificationem adhuc requirantur ut in maximis postulatis fontis incrementi crystalli occurrant. In hoc studio, caudices CVD-SiC abiecto usi sumus ad materias redivivus ut fons crystallorum SiC crescendi. Caudices CVD-SiC ad singulares cristallinas incrementum paratae sunt ut caudices enecti continentes, signanter differentes specie et magnitudine comparati commerciali SiC pulveris in PVT processu communiter adhibiti, unde mores SiC unius cristalli incrementi signanter exspectabantur. diuersa. Antequam SiC experimenta unius cristalli incrementi perageret, simulationes computatrales fiebant ad alta incrementa perficienda, et zona thermarum secundum unius cristalli incrementum configurabatur. Post cristallum incrementum, crystalla adulta per tomographiam sectionis-sectionalis aestimata sunt, spectroscopia micro-Raman, summa resolutio diffractionis X-radii, et synchrotron topographiae albae trabes X radius.
Figura 1 ostendit fontem CVD-SiC adhibitum esse ad incrementum PVT crystallorum SiC in hoc studio. Sicut in introductione descripsimus, elementa CVD-SiC ab MTS per processum CVD perstringebantur et ad usum semiconductoris per processum mechanicum conformabantur. N iactum est in processu CVD ad effectum conductivity pro applicationibus processus semiconductoris. Post usum in processibus semiconductoribus, componentes CVD-SiC oppressi sunt ut fontem crystalli incrementi pararent, ut in Figura 1. CVD-SiC fons parabatur ut laminae cum media crassitudine 0.5 mm et particulae mediocris magnitudinis. 49.75 mm.
Figura 1: CVD-SiC principium a MTS substructio processum CVD praeparatum.
Utens fonte CVD-SiC in Figura 1, SiC crystalla a PVT methodo inductae fornacis calefactionis creverunt. Ad aestimandam distributionem temperaturae in zona scelerisque, simulationis commercialis codice VR-PVT 8.2 (STR, Respublica Serbiae) adhibita est. Reactor cum zona scelerisque in exemplum axisymmetricum 2D formatum est, ut in Figura 2, cum reticulo suo exemplar ostensum est. Omnes materiae simulationis adhibitae in Figura II monstrantur, et proprietates eorum in Tabula recensentur 1. Fundata ex simulationibus consequitur, SiC crystalla creverunt methodo PVT utentes ad temperatura range of 2250-2350°C in atmosphaera Ar atmosphaera. 35 Torr pro 4 horis. A 4° off-axis 4H-SiC laganum adhibitum ut semen SiC. Crystalla adulta a spectroscopio Micro-Raman (Witec, UHTS 300, Germania) aestimata sunt et alta resolutio XRD (HRXRD, X'Pert-PROMED, PANALYTICA, NETHERLANDIA). Impurae concentrationes in crystallis adultis SiC aestimatae sunt usus dynamicae secundae ion massae spectrometriae (SIMS, Cameca IMS-6f, France). Luxatio densitas crystallorum adultorum aestimabatur utens synchrotron trabis albae X-radii topographiae ad Pohang Light Source.
Figure 2: Zona thermal diagram et reticulum exemplaris PVT augmentum inductionis fornacis calefactionis.
Cum HTCVD et PVT modi crystallis sub gas-solido periodo aequilibrio crescant ad frontem incrementi, celeri incremento SiC per HTCVD methodum provocationem celeris incrementi SiC per PVT methodum in hoc studio incitavit. Methodus HTCVD fonte gasi utitur qui continentem facile influit, dum PVT solido fonte utitur, qui fluere directe non potest. Rate fluens proviso incremento ante in PVT methodo sublimationis rate solidi principii per temperies distributionem moderari potest, sed moderatio temperaturae distributionis in practica systemata incrementi accurata consequi non facile est.
Augendo principium temperaturae in reactor PVT, incrementum rate SiC augeri potest augendo ratem sublimationis fontis. Ad perficiendum stabilis cristallina incrementum, temperaturae imperium ad incrementum anterius crucialum est. Ad incrementum rate augendum sine polycrystal formantibus, clivus temperatus summus indiget ad frontem incrementi perficiendam, ut per methodum HTCVD per incrementum SiC demonstratur. Insufficiens calor verticalis conductio ad occipitium pilei debet dissipare calorem coacervatum ad incrementum frontis per radialem scelerisque ad superficiem incrementum, ducens ad formationem superficierum excessuum, id est, polycrystallinum incrementum.
Utraque massa translatio et processus recrystallizationis in PVT methodo HTCVD methodo simillimi sunt, quamquam in fonte SiC differunt. Hoc significat quod celeri incremento SiC etiam provenire potest cum sublimationis rate fons SiC satis altus est. Nihilominus, assequendum quale SiC singula crystalla sub alta incrementi condiciones per PVT methodum plures provocationes habet. Pulveres commerciales typice mixtionem continent particulas parvas et magnas. Ob differentias energiae superficiei, particulae parvae coniunctiones immunditiae relative altum habent et ante magnas particulas sublimatae, ducens ad concentrationes immunditias in primis incrementis crystalli. Accedit, quod solidum SiC in vaporum species ut C, Si, SiC2 et Si2C in calidis caliditatibus putrescit, solidum C inevitabiliter format cum fons SiC in PVT methodo sublimat. Si solidum C formatum satis est parvum ac leve, sub conditionibus celeri incremento, particulae C, quae "C pulvis", notae sunt, ad superficiem crystallinam transferri possunt per translationem massam validam, ex inclusionibus in crystallo adulto provenientem. Ideo, ut sordes metallicae et C pulveris minuantur, particulae magnitudinis SiC fontis plerumque ad diametrum minus quam 200 µm coerceri debet, et incrementum rate non excedere debet ∼0.4 mm/h ad molem tardam translationem et natationem excludendam. C. pulvis. Sordes metallicae et C pulvis ducunt ad deiectionem crystallorum adultorum SiC, quae praecipua impedimenta sunt ad rapidum incrementum SiC per PVT methodum.
In hoc studio, fontes CVD-SiC oppressi sine parva particula adhibita sunt, submotis fluitantibus C pulvis sub mole valida translatio. Ita, zonae thermae structurae multiphysicae simulationis fundatae methodus PVT ad celeris SiC incrementum consequendam destinata est, et temperatura simulata distributio et clivus temperatus in Figura 3a monstrantur.
Figura 3: (a) Temperature distributio et temperatura gradientis prope incrementum ante PVT reactoris elementi finito analysis obtinetur, et (b) temperaturae verticalis distributio per lineam axiymmetricam.
Comparari ad zonam scelerisque typicam occasus pro crystallis SiC crescentibus ad incrementum rate 0.3 ad 0.8 mm/h sub parva temperatura gradiente minoris quam 1 °C/mm, zonae scelerisque occasus in hoc studio habent relative magnam temperaturae clivum 3.8 °C/mm 2268°C. Temperatus gradientis valor in hoc studio comparandus est celeri incremento SiC ad 2.4 mm/h utens methodo HTCVD, ubi gradiens temperatus ad ∼14 °C/mm positus est. Ex temperatura verticali distributione in Figura 3b exhibita confirmavimus nullum transversae temperaturae clivum, quod polycrystal formare posset, prope frontem incrementi interfuisse, sicut in litteris descriptus est.
Systemate PVT adhibito, crystalla SiC e fonte CVD-SiC creverunt per 4 horas, ut in figuris 2 et 3. Ostensum est incrementum crystalli repraesentativum SiC e adulto SiC in Figura 4a. Crassitudo et incrementum rate crystalli SiC in Figura 4a ostensi sunt 5.84 mm et 1.46 mm/h, respective. Ictum fontis SiC in qualitate, polytypo, morphologia, et puritate crystalli adulti SiC in Figura 4a demonstratum est, exploratum est, ut in figuris 4b-e ostensum est. Crux tomographiae-sectionalis imago in Figura 4b ostendit incrementum crystalli convexum esse ob condiciones suboptimales incrementi. Nihilominus spectroscopia Micro-Raman in Figura 4c crystallum adultum notavit ut unum Phase 4H-SiC sine ullis polytypi inclusionibus. Valor FWHM (0004) cacuminis ex analysi nutantium X-ray consecutus erat 18.9 arcseconds, etiam qualitatem bonam cristallum confirmans.
Figura 4: (a) crystallum SiC cretum (incrementum 1,46 mm/h) eiusque proventus aestimatio cum (b) tomographia crucis-sectionalis, (c) spectroscopia micro-Raman, (d) curva gestatio X radius, (d) e) X-ray topographia.
Figura 4e ostendit trabem albam X-radii topographiam identidem exasperat, et luxationes fila in laganum crystalli adulti politum ostendit. Dislocation densitas crystalli adulti mensurata est esse 3000 ea/cm², leviter altior quam densitas inordinatio seminis crystalli, quod erat ∼2000 ea/cm². Crystallus adultus confirmatus est densitatem luxationis relative humilem habere, comparatam cum cristallo laganarum commercialium qualitatum. Interestingly, celeri incremento crystallorum SiC consecutus est utens methodo PVT cum fonte contrito CVD-SiC sub magna clivi temperatura. Concentrationes B, Al, N in crystallo adulto erant 2.18 10¹⁶, 7.61 10¹⁵, ac 1.98 10¹⁹ atomi/cm³, respective. Concentratio P in crystallo adulto infra modum deprehendendi (<1.0 × 10¹⁴ atomorum/cm³). Concentraciones immunditiae satis depressae erant ad onera portantium, excepto N, quod consulto in processu CVD iaciebat.
Etsi incrementum crystalli in hoc studio fuit, parvas rationes commerciales considerans, felix demonstratio celeris SiC incrementi cum bona crystalli qualitate utens fonte CVD-SiC per methodum PVT significantes implicationes habet. Cum fontes CVD-SiC, licet optimae possessiones, sumptus-competitores per redivivus materias abiectas sint, expectamus utendo late diffundendo fonte SiC pollicendo fontes SiC pulveris reponere. Ad fontes CVD-SiC applicandi ad rapidum incrementum SiC, optimizing temperatura distributionis in systemate PVT requiritur, ulteriores quaestiones pro futuris investigationibus ponens.
conclusio
In hoc studio, felix demonstratio celeris incrementi SiC crystallini utens oppressi CVD-SiC cuneos sub condiciones gradientes altae per PVT methodum consecutus est. Interestingly, rapidum crystallorum SiC incrementum intellexit, fonte SiC cum PVT methodo substituendo. Hic modus expectatur ut signanter augeat efficientiam magnarum productionis unius crystallorum SiC, tandem reducendo unitatem substratorum SiC sumptum et promovens pervulgatum usum altae operationis virtutis machinis.
Post tempus: Iul-19-2024