Kristali SiC, pripravljeni z metodo PVT

Glavna metoda za pripravo monokristalov silicijevega karbida je metoda fizikalnega prenosa pare (PVT). Ta metoda je v glavnem sestavljena iz avotlina kvarčne cevi, agrelni element(indukcijska tuljava ali grafitni grelec),izolacija iz grafitnega ogljikovega filcamaterial, agrafitni lonček, kalibr silicijevega karbida, prah silicijevega karbida in visokotemperaturni termometer. Prah silicijevega karbida se nahaja na dnu grafitnega lončka, medtem ko je zarodni kristal pritrjen na vrhu. Proces rasti kristalov je naslednji: temperatura na dnu lončka se s segrevanjem (indukcijo ali uporom) dvigne na 2100–2400 °C. Prah silicijevega karbida na dnu lončka se pri tej visoki temperaturi razgradi, pri čemer nastanejo plinaste snovi, kot so Si, Si₂C in SiC₂. Pod vplivom temperaturnih in koncentracijskih gradientov v votlini se te plinaste snovi prenesejo na nižjetemperaturno površino zarodnega kristala in postopoma kondenzirajo in nukleirajo, kar na koncu doseže rast kristala silicijevega karbida.

Ključne tehnične točke, ki jih je treba upoštevati pri gojenju kristalov silicijevega karbida z metodo fizičnega prenosa pare, so naslednje:

1) Čistost grafitnega materiala znotraj temperaturnega polja rasti kristalov mora izpolnjevati zahteve. Čistost grafitnih delov mora biti manjša od 5×10-6, izolacijske klobučevine pa manjša od 10×10-6. Med temi mora biti čistost elementov B in Al pod 0,1 × 10-6, saj bosta ta dva elementa ustvarila proste luknje med rastjo silicijevega karbida. Prekomerne količine teh dveh elementov bodo povzročile nestabilne električne lastnosti silicijevega karbida, kar bo vplivalo na delovanje naprav iz silicijevega karbida. Hkrati lahko prisotnost nečistoč povzroči kristalne napake in dislokacije, kar na koncu vpliva na kakovost kristala.

2) Polarnost začetnega kristala mora biti pravilno izbrana. Preverjeno je bilo, da se ravnina C(0001) lahko uporablja za rast kristalov 4H-SiC, ravnina Si(0001) pa se uporablja za rast kristalov 6H-SiC.

3) Za rast uporabite semenske kristale zunaj osi. Optimalen kot začetnega kristala zunaj osi je 4°, usmerjen proti orientaciji kristala. Zarodni kristali zunaj osi ne morejo samo spremeniti simetrije rasti kristalov in zmanjšati napak v kristalu, temveč tudi omogočiti kristalu, da raste vzdolž specifične orientacije kristala, kar je koristno za pripravo monokristalnih kristalov. Hkrati lahko naredi rast kristala bolj enakomerno, zmanjša notranjo napetost in napetost v kristalu ter izboljša kakovost kristala.

4) Dober postopek lepljenja kristalov. Hrbtna stran zarodnega kristala se pri visoki temperaturi razgradi in sublimira. Med rastjo kristala lahko znotraj kristala nastanejo heksagonalne praznine ali celo napake v mikrocevkah, v hujših primerih pa lahko nastanejo polimorfni kristali z veliko površino. Zato je treba zadnjo stran zarodnega kristala predhodno obdelati. Gosto plast fotorezista z debelino približno 20 μm je mogoče prevleči na Si površino zarodnega kristala. Po visokotemperaturni karbonizaciji pri približno 600 °C nastane gosta karbonizirana filmska plast. Nato se pod visoko temperaturo in pritiskom prilepi na grafitno ploščo ali grafitni papir. Na ta način pridobljeni kristal za seme lahko močno izboljša kakovost kristalizacije in učinkovito zavira ablacijo hrbtne strani kristala za seme.

5) Ohranite stabilnost vmesnika za rast kristalov med ciklom rasti kristalov. Ko se debelina kristalov silicijevega karbida postopoma povečuje, se vmesnik za rast kristalov postopoma premika proti zgornji površini prahu silicijevega karbida na dnu lončka. To povzroča spremembe v rastnem okolju na vmesniku za rast kristalov, kar vodi do nihanj parametrov, kot sta toplotno polje in razmerje ogljik-silicij. Hkrati zmanjša hitrost transporta atmosferskega materiala in upočasni hitrost rasti kristala, kar predstavlja tveganje za neprekinjeno in stabilno rast kristala. Te težave je mogoče do neke mere ublažiti z optimizacijo strukture in metod nadzora. Če dodate mehanizem gibanja lončka in nadzorujete, da se lonček počasi premika navzgor vzdolž aksialne smeri s hitrostjo rasti kristalov, lahko zagotovite stabilnost rastnega okolja vmesnika za rast kristalov in ohranite stabilen aksialni in radialni temperaturni gradient.

Semicorex ponuja visoko kakovostgrafitne komponenteza rast kristalov SiC. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907