Прво, структура и својства кристала СиЦ.
СиЦ је бинарно једињење формирано од Си елемента и Ц елемента у односу 1:1, односно 50% силицијума (Си) и 50% угљеника (Ц), а његова основна структурна јединица је СИ-Ц тетраедар.
Шематски дијаграм структуре тетраедра од силицијум карбида
На пример, атоми Си су великог пречника, еквивалентни јабуци, а Ц атоми су малог пречника, еквивалентни поморанџи, а једнак број поморанџи и јабука су скупљени заједно да формирају кристал СиЦ.
СиЦ је бинарно једињење, у коме је размак између атома Си-Си везе 3,89 А, како разумети овај размак? Тренутно, најбоља литографска машина на тржишту има тачност литографије од 3нм, што је растојање од 30А, а тачност литографије је 8 пута већа од атомске удаљености.
Енергија Си-Си везе је 310 кЈ/мол, тако да можете разумети да је енергија везе сила која раздваја ова два атома, а што је енергија везе већа, то је већа сила коју требате да раставите.
На пример, атоми Си су великог пречника, еквивалентни јабуци, а Ц атоми су малог пречника, еквивалентни поморанџи, а једнак број поморанџи и јабука су скупљени заједно да формирају кристал СиЦ.
СиЦ је бинарно једињење, у коме је размак између атома Си-Си везе 3,89 А, како разумети овај размак? Тренутно, најбоља литографска машина на тржишту има тачност литографије од 3нм, што је растојање од 30А, а тачност литографије је 8 пута већа од атомске удаљености.
Енергија Си-Си везе је 310 кЈ/мол, тако да можете разумети да је енергија везе сила која раздваја ова два атома, а што је енергија везе већа, то је већа сила коју требате да раставите.
Шематски дијаграм структуре тетраедра од силицијум карбида
На пример, атоми Си су великог пречника, еквивалентни јабуци, а Ц атоми су малог пречника, еквивалентни поморанџи, а једнак број поморанџи и јабука су скупљени заједно да формирају кристал СиЦ.
СиЦ је бинарно једињење, у коме је размак између атома Си-Си везе 3,89 А, како разумети овај размак? Тренутно, најбоља литографска машина на тржишту има тачност литографије од 3нм, што је растојање од 30А, а тачност литографије је 8 пута већа од атомске удаљености.
Енергија Си-Си везе је 310 кЈ/мол, тако да можете разумети да је енергија везе сила која раздваја ова два атома, а што је енергија везе већа, то је већа сила коју требате да раставите.
На пример, атоми Си су великог пречника, еквивалентни јабуци, а Ц атоми су малог пречника, еквивалентни поморанџи, а једнак број поморанџи и јабука су скупљени заједно да формирају кристал СиЦ.
СиЦ је бинарно једињење, у коме је размак између атома Си-Си везе 3,89 А, како разумети овај размак? Тренутно, најбоља литографска машина на тржишту има тачност литографије од 3нм, што је растојање од 30А, а тачност литографије је 8 пута већа од атомске удаљености.
Енергија Си-Си везе је 310 кЈ/мол, тако да можете разумети да је енергија везе сила која раздваја ова два атома, а што је енергија везе већа, то је већа сила коју требате да раставите.
Знамо да је свака супстанца састављена од атома, а структура кристала је правилан распоред атома, који се назива поредак дугог домета, као што следи. Најмања кристална јединица се назива ћелија, ако је ћелија кубичне структуре, назива се блиско збијена кубика, а ћелија је хексагонална структура, назива се тесно збијена хексагонална.
Уобичајени типови кристала СиЦ укључују 3Ц-СиЦ, 4Х-СиЦ, 6Х-СиЦ, 15Р-СиЦ, итд. Њихова секвенца слагања у правцу ц осе је приказана на слици.
Међу њима, основна секвенца слагања 4Х-СиЦ је АБЦБ... ; Основна секвенца слагања 6Х-СиЦ је АБЦАЦБ... ; Основна секвенца слагања 15Р-СиЦ је АБЦАЦБЦАБАЦАБЦБ... .
Ово се може посматрати као цигла за изградњу куће, неке од кућних цигли имају три начина постављања, неке имају четири начина постављања, неке имају шест начина.
Основни параметри ћелија ових уобичајених типова кристала СиЦ приказани су у табели:
Шта значе а, б, ц и углови? Структура најмање јединичне ћелије у СиЦ полупроводнику је описана на следећи начин:
У случају исте ћелије, кристална структура ће такође бити другачија, ово је као да купујемо лутрију, добитни број је 1, 2, 3, купили сте 1, 2, 3 три броја, али ако је број сортиран другачије, износ добитка је различит, па се број и редослед истог кристала, може назвати истим кристалом.
Следећа слика приказује два типична начина слагања, само разлика у начину слагања горњих атома, кристална структура је другачија.
Кристална структура коју формира СиЦ је снажно повезана са температуром. Под дејством високе температуре од 1900 ~ 2000 ℃, 3Ц-СиЦ ће се полако трансформисати у хексагонални СиЦ полиформ као што је 6Х-СиЦ због своје слабе структурне стабилности. Управо због јаке корелације између вероватноће формирања СиЦ полиморфа и температуре, и нестабилности самог 3Ц-СиЦ, брзину раста 3Ц-СиЦ је тешко побољшати, а припрема је тешка. Хексагонални систем 4Х-СиЦ и 6Х-СиЦ су најчешћи и лакши за припрему и широко се проучавају због својих карактеристика.
Дужина везе СИ-Ц везе у СиЦ кристалу је само 1,89А, али енергија везивања је чак 4,53еВ. Због тога је јаз у енергетском нивоу између стања везивања и стања против везивања веома велик, и може се формирати широки појас, који је неколико пута већи од Си и ГаАс. Већа ширина појаса значи да је кристална структура на високим температурама стабилна. Повезана енергетска електроника може да оствари карактеристике стабилног рада на високим температурама и поједностављеној структури одвођења топлоте.
Чврсто везивање Си-Ц везе чини да решетка има високу фреквенцију вибрација, односно висок енергетски фонон, што значи да СиЦ кристал има високу засићену покретљивост електрона и топлотну проводљивост, а сродни уређаји енергетске електронике имају већа брзина пребацивања и поузданост, што смањује ризик од квара уређаја превисоке температуре. Поред тога, већа јачина поља пробоја СиЦ-а омогућава му да постигне веће концентрације допинга и има нижу отпорност на активирање.
Друго, историја развоја кристала СиЦ
Године 1905. др Анри Моасан открио је природни кристал СиЦ у кратеру, за који је открио да подсећа на дијамант и назвао га Мосан дијамант.
У ствари, још 1885. године, Ацхесон је добио СиЦ мешањем кокса са силицијумом и загревањем у електричној пећи. У то време људи су га помешали са мешавином дијаманата и назвали су га шмирглом.
Године 1892, Ачесон је побољшао процес синтезе, помешао је кварцни песак, кокс, малу количину дрвне иверице и НаЦл, и загрејао га у електричној лучној пећи до 2700℃, и успешно добио љускасте кристале СиЦ. Ова метода синтезе СиЦ кристала је позната као Ацхесонова метода и још увек је главна метода производње СиЦ абразива у индустрији. Због ниске чистоће синтетичких сировина и грубог процеса синтезе, Ацхесон метода производи више нечистоћа СиЦ, лошег интегритета кристала и малог пречника кристала, што је тешко испунити захтјеве индустрије полупроводника за велике величине, високе чистоће и високе -квалитетни кристали, и не могу се користити за производњу електронских уређаја.
Лели из Пхилипс Лаборатори је 1955. године предложио нову методу за узгој монокристала СиЦ. У овој методи, графитни лончић се користи као посуда за раст, кристал праха СиЦ се користи као сировина за узгој СиЦ кристала, а порозни графит се користи за изолацију шупља површина од центра растуће сировине. Када расте, графитни лончић се загрева на 2500 ℃ у атмосфери Ар или Х2, а периферни СиЦ прах се сублимира и разлаже на супстанце Си и Ц парне фазе, а кристал СиЦ се узгаја у средњем шупљем региону након гаса. струјање се преноси кроз порозни графит.
Треће, технологија раста кристала СиЦ
Раст монокристала СиЦ-а је тежак због његових сопствених карактеристика. Ово је углавном због чињенице да не постоји течна фаза са стехиометријским односом Си: Ц = 1:1 на атмосферском притиску и не може се узгајати зрелијим методама раста које се користе у тренутном главном процесу раста полупроводника. индустрија - метода цЗ, метода падајућег лончића и друге методе. Према теоретском прорачуну, само када је притисак већи од 10Е5атм и температура већа од 3200℃, може се добити стехиометријски однос раствора Си:Ц = 1:1. Да би превазишли овај проблем, научници су уложили сталне напоре да предложе различите методе за добијање кристала високог квалитета, велике величине и јефтиних СиЦ кристала. Тренутно, главне методе су ПВТ метода, метода течне фазе и метода хемијског таложења на високим температурама.
Време поста: Јан-24-2024