1. Киришүү
Ондогон жылдар бою жүргүзүлгөн изилдөөлөргө карабастан, кремний субстраттарында өстүрүлгөн гетероэпитаксиалдык 3C-SiC өнөр жайлык электрондук колдонмолор үчүн жетиштүү кристаллдык сапатка жете элек. Өстүрүү, адатта, Si(100) же Si(111) субстраттарында жүргүзүлөт, алардын ар бири өзүнчө кыйынчылыктарды жаратат: (100) үчүн антифазалык домендер жана (111) үчүн жаракалар. [111] багытталган пленкалар кемчиликтердин тыгыздыгынын төмөндөшү, беттик морфологиянын жакшырышы жана чыңалуунун төмөндөшү сыяктуу келечектүү мүнөздөмөлөрдү көрсөтсө да, (110) жана (211) сыяктуу альтернативдүү багыттары жетишсиз изилденген бойдон калууда. Колдо болгон маалыматтар оптималдуу өсүү шарттары багытка мүнөздүү болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат, бул системалуу изилдөөнү татаалдаштырат. Белгилей кетүүчү нерсе, 3C-SiC гетероэпитаксиясы үчүн жогорку Миллер индекстүү Si субстраттарын (мисалы, (311), (510)) колдонуу эч качан кабарланган эмес, бул багытка көз каранды өсүү механизмдери боюнча изилдөө жүргүзүү үчүн олуттуу орун калтырат.
2. Эксперименталдык
3C-SiC катмарлары SiH4/C3H8/H2 прекурсордук газдарын колдонуу менен атмосфералык басымдагы химиялык буу чөктүрүү (CVD) аркылуу чөктүрүлгөн. Субстраттар ар кандай багыттагы 1 см² Si пластиналары болгон: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553) жана (995. Бардык субстраттар (100) огунда жайгашкан, мында 2° кесилген пластиналар кошумча текшерилген. Өстүрүү алдындагы тазалоо метанолдо ультраүндүк майсыздандыруун камтыган. Өстүрүү протоколу 1000°C температурада Н2 күйгүзүү аркылуу табигый оксидди алып салууну, андан кийин стандарттуу эки баскычтуу процессти камтыган: 1165°C температурада 12 скуб/м³ C3H8 менен 10 мүнөт карбюризациялоо, андан кийин 1350°C температурада 60 мүнөт эпитаксиялоо (C/Si катышы = 4) 1,5 скуб/м³ SiH4 жана 2 скуб/м³ C3H8 колдонуу менен. Ар бир өстүрүү процесси төрттөн бешке чейинки ар кандай Si багыттарын камтыган, жок дегенде бир (100) эталондук пластина менен.
3. Жыйынтыктар жана талкуу
Ар кандай Si субстраттарында өстүрүлгөн 3C-SiC катмарларынын морфологиясы (1-сүрөт) беттин өзгөчөлүктөрүн жана оройлугун көрсөттү. Визуалдык жактан алганда, Si(100), (211), (311), (553) жана (995) беттеринде өстүрүлгөн үлгүлөр күзгүдөй көрүнгөн, ал эми башкалары сүттүү ((331), (510))дан күңүрт ((110), (111)) чейин болгон. Эң жылмакай беттер (эң жакшы микроструктураны көрсөткөн) (100)2° жана (995) субстраттарында алынган. Белгилей кетчү нерсе, бардык катмарлар, анын ичинде адатта стресске дуушар болгон 3C-SiC(111) да муздагандан кийин жарака кетпеген. Чектелген үлгүнүн өлчөмү жаракалардын пайда болушуна жол бербеши мүмкүн, бирок кээ бир үлгүлөрдө топтолгон жылуулук стрессинен улам оптикалык микроскопияда 1000× чоңойтууда борбордон четине карай ийилгендик (борбордон четине карай 30-60 мкм деформация) байкалган. Si(111), (211) жана (553) субстраттарында өстүрүлгөн катуу ийилген катмарлар созулуунун деформациясын көрсөткөн ойдуң формаларды көрсөтүштү, бул кристаллографиялык багыт менен байланыштыруу үчүн андан ары эксперименталдык жана теориялык иштерди талап кылды.
1-сүрөттө ар кандай багыттагы Si субстраттарында өстүрүлгөн 3C-SC катмарларынын рентгендик жана AFM (20×20 μ м2 өлчөмүндө сканерлөө) жыйынтыктары кыскача баяндалган.
Атомдук күч микроскопиясынын (AFM) сүрөттөрү (2-сүрөт) оптикалык байкоолорду тастыктады. Орточо квадраттык маани (RMS) маанилери (100)2° жана (995) субстраттардагы эң жылмакай беттерди тастыктады, алар 400-800 нм каптал өлчөмдөрү бар дан сымал түзүлүштөргө ээ. (110) өскөн катмар эң орой болгон, ал эми кээде курч чек аралары бар узун жана/же параллель өзгөчөлүктөр башка багыттар боюнча пайда болгон ((331), (510)). Рентгендик дифракция (XRD) θ-2θ сканерлөөсү (1-таблицада кыскача баяндалган) поликристаллдуулукту көрсөткөн аралаш 3C-SiC(111) жана (110) чокуларын көрсөткөн Si(110)дан башка төмөнкү Миллер индексиндеги субстраттар үчүн ийгиликтүү гетероэпитаксияны көрсөттү. Бул багытты аралаштыруу мурда Si(110) үчүн кабарланган, бирок кээ бир изилдөөлөрдө (111) багытталган 3C-SiC эксклюзивдүү байкалган, бул өсүү шарттарын оптималдаштыруу абдан маанилүү экенин көрсөтүп турат. Миллер индекстери ≥5 ((510), (553), (995)) үчүн стандарттуу θ-2θ конфигурациясында XRD чокулары аныкталган эмес, анткени бул жогорку индекстүү тегиздиктер бул геометрияда дифракцияланбайт. Төмөнкү индекстүү 3C-SiC чокуларынын жоктугу (мисалы, (111), (200)) монокристаллдык өсүштү көрсөтүп турат, төмөнкү индекстүү тегиздиктерден дифракцияны аныктоо үчүн үлгүнү кыйшайтуу талап кылынат.
2-сүрөттө CFC кристаллдык түзүлүшүнүн ичиндеги тегиздик бурчтун эсептөөсү көрсөтүлгөн.
Жогорку индекстүү жана төмөнкү индекстүү тегиздиктердин ортосундагы эсептелген кристаллографиялык бурчтар (2-таблица) чоң багытты өзгөртүүлөрдү (>10°) көрсөттү, бул алардын стандарттуу θ-2θ сканерлөөлөрүндө жоктугун түшүндүрдү. Ошондуктан, уюлдук фигуранын анализи (995) багытталган үлгүдө анын адаттан тыш гранулдуу морфологиясынан (мүмкүн мамыча сымал өсүүдөн же эгизденүүдөн) жана төмөн оройлугунан улам жүргүзүлдү. Si субстратынан жана 3C-SiC катмарынан алынган (111) уюлдук фигуралар (3-сүрөт) дээрлик бирдей болуп, эгизденбестен эпитаксиалдык өсүштү тастыктады. Борбордук так χ≈15° пайда болду, бул теориялык (111)-(995) бурчка дал келди. Күтүлгөн позицияларда үч симметрияга барабар так пайда болду (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° жана 33.6°), бирок χ=62°/φ=93.3° температурадагы күтүлбөгөн алсыз так кошумча изилдөөнү талап кылат. φ-сканерлөөдө тактын туурасы аркылуу бааланган кристаллдык сапат келечектүү көрүнөт, бирок сандык аныктоо үчүн термелүү ийри сызыгын өлчөө керек. (510) жана (553) үлгүлөрүнүн полюстук фигуралары алардын болжолдуу эпитаксиалдык мүнөзүн ырастоо үчүн дагы эле толуктала элек.
3-сүрөттө (995) багытталган үлгүдө жазылган XRD пик диаграммасы көрсөтүлгөн, анда Si субстратынын (a) жана 3C-SiC катмарынын (b) (111) тегиздиктери көрсөтүлгөн.
4. Жыйынтык
Гетероэпитаксиалдык 3C-SiC өсүшү (110) поликристаллдык материалды бергенден башка көпчүлүк Si багыттарында ийгиликтүү болду. Si(100)2° ылдый жана (995) субстраттар эң жылмакай катмарларды пайда кылды (RMS <1 нм), ал эми (111), (211) жана (553) олуттуу ийилүүнү көрсөттү (30-60 мкм). Жогорку индекстүү субстраттар θ-2θ чокуларынын жоктугунан улам эпитаксияны ырастоо үчүн өркүндөтүлгөн XRD мүнөздөмөсүн (мисалы, уюлдук фигуралар) талап кылат. Учурдагы иштерге термелүү ийри сызыгын өлчөө, Раман стрессин талдоо жана бул изилдөөнү аяктоо үчүн кошумча жогорку индекстүү багыттарга кеңейтүү кирет.
Вертикалдык интеграцияланган өндүрүүчү катары, XKH кремний карбидинин субстраттарынын кеңири портфолиосу менен кесипкөй ылайыкташтырылган иштетүү кызматтарын көрсөтөт, диаметри 2 дюймдан 12 дюймга чейинки 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P жана 3C-SiC сыяктуу стандарттуу жана адистештирилген түрлөрүн сунуштайт. Кристалл өстүрүү, так иштетүү жана сапатты камсыздоо боюнча биздин комплекстүү тажрыйбабыз электр электроникасы, радиожыштык жана жаңыдан пайда болуп жаткан колдонмолор үчүн ылайыкташтырылган чечимдерди камсыз кылат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 8-августу