1. Киришүү
Ондогон жылдар бою жүргүзүлгөн изилдөөлөргө карабастан, кремний субстраттарында өстүрүлгөн гетероепитаксиалдык 3C-SiC дагы эле өнөр жай электрондук колдонмолор үчүн жетиштүү кристаллдык сапатка жетише элек. Өсүү адатта Si(100) же Si(111) субстраттарында жүзөгө ашырылат, алардын ар бири өзүнчө кыйынчылыктарды жаратат: (100) үчүн фазага каршы домендер жана (111) үчүн крекинг. [111]-багытталган тасмалар дефекттин тыгыздыгынын төмөндөшү, жакшыртылган беттик морфология жана төмөнкү стресс сыяктуу келечектүү мүнөздөмөлөрдү көрсөтсө да, (110) жана (211) сыяктуу альтернативалуу ориентациялар толук изилденбеген бойдон калууда. Учурдагы маалыматтар оптималдуу өсүү шарттары системалуу изилдөө татаалдаштырылган багыт-айкын болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат. Белгилей кетчү нерсе, 3C-SiC гетероепитаксиясы үчүн Миллер индекси жогору болгон Si субстраттарын (мисалы, (311), (510)) колдонуу эч качан билдирилген эмес, бул багытка көз каранды өсүү механизмдери боюнча чалгындоо изилдөөлөрү үчүн олуттуу орун калтырган.
2. Эксперименталдык
3C-SiC катмарлары SiH4/C3H8/H2 прекурсордук газдарын колдонуу менен атмосфералык басымдагы химиялык бууларды жайгаштыруу (CVD) аркылуу жайгаштырылды. Субстраттары 1 см² Si ар кандай багыттары бар пластинкалар болгон: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553) жана (995). Бардык субстраттар (100) тышкары, 2° кесилген пластиналар кошумча сыналган. Өсүүгө чейинки тазалоо метанолдогу ультра үн менен майсыздандырууну камтыды. Өсүү протоколу 1000°Cде H2 күйгүзүү аркылуу жергиликтүү кычкылдан арылтууну камтыды, андан кийин стандарттуу эки баскычтуу процесс: 12 sccm C3H8 менен 1165°Cде 10 мүнөткө карбюризациялоо, андан кийин 1350°Cде 60 мүнөткө эпитаксациялоо (C/Si катышы Sc4cm.C жана sc4cm.H = 4). Ар бир өсүү чуркоо жок дегенде бир (100) маалымдама пластинкасы менен төрт-беш түрдүү Si багыттарын камтыган.
3. Жыйынтыктар жана талкуу
Ар кандай Si субстраттарында өстүрүлгөн 3C-SiC катмарларынын морфологиясы (1-сүрөт) так беттик өзгөчөлүктөрүн жана бүдүрлүктү көрсөткөн. Vizual түрдө Si(100), (211), (311), (553) жана (995) өстүрүлгөн үлгүлөр күзгүдөй болуп көрүнсө, башкалары сүттүү ((331), (510)) дан ((110), (111)) чейин өзгөрдү. Эң жылмакай беттер (эң жакшы микроструктураны көрсөтүү) (100)2° өчүрүү жана (995) субстраттарда алынды. Кызыгы, бардык катмарлар муздагандан кийин жаракасыз бойдон калууда, анын ичинде адатта стресске дуушар болгон 3C-SiC(111). Чектелген үлгүнүн өлчөмү крекингдин алдын алган болушу мүмкүн, бирок кээ бир үлгүлөр чогулган жылуулук стресстен улам 1000 × чоңойтуудо оптикалык микроскопияда байкалган ийилген (борбордон четине 30-60 мкм четтөө) көрсөттү. Si(111), (211) жана (553) субстраттарында өстүрүлгөн бийик ийилген катмарлар кристаллографиялык ориентация менен байланыштыруу үчүн андан аркы эксперименталдык жана теориялык иштерди талап кылган чыңалуу чыңалуусун көрсөткөн ойгон формаларды көрсөттү.
1-сүрөт ар түрдүү багыттары менен Si субстраттарында өстүрүлгөн 3C-SC катмарларынын XRD жана AFM (20×20 μ м2 боюнча сканерлөө) жыйынтыктарын жалпылайт.
Атомдук күч микроскопиясы (AFM) сүрөттөрү (2-сүрөт) оптикалык байкоолорду ырастады. Тамыр-орто чарчы (RMS) маанилери 400-800 нм каптал өлчөмдөрү менен дан сымал структураларды камтыган (100)2° өчүрүү жана (995) субстраттардагы эң жылмакай беттерди тастыктады. (110) өскөн катмар эң одоно болгон, ал эми узун жана/же параллелдүү өзгөчөлүктөр анда-санда курч чектер менен башка багыттарда пайда болгон ((331), (510)). Рентген нурларынын дифракциясы (XRD) θ-2θ сканерлери (1-таблицада жалпыланган) поликристаллдуулукту көрсөткөн аралаш 3C-SiC (111) жана (110) чокуларын көрсөткөн Si (110) кошпогондо, төмөнкү Миллер-индекстүү субстраттар үчүн ийгиликтүү гетероепитаксияны көрсөттү. Бул багытты аралаштыруу Si(110) үчүн мурда билдирилген, бирок кээ бир изилдөөлөр эксклюзивдүү (111)-багытталган 3C-SiC байкалган, бул өсүү шарттарын оптималдаштыруу маанилүү экенин көрсөтүп турат. Миллердин ≥5 ((510), (553), (995) индекстери үчүн стандарттык θ-2θ конфигурациясында XRD чокулары аныкталган жок, анткени бул жогорку индекстүү учактар бул геометрияда дифракцияланбайт. Төмөн индекстүү 3C-SiC чокуларынын жоктугу (мисалы, (111), (200)) бир кристаллдык өсүштү сунуштайт, бул төмөн индекстүү тегиздиктерден дифракцияны аныктоо үчүн үлгүнүн кыйшаюусун талап кылат.
2-сүрөттө CFC кристалл түзүмүнүн ичиндеги тегиз бурчтун эсеби көрсөтүлгөн.
Жогорку индекси жана төмөн индекси тегиздиктердин ортосундагы эсептелген кристаллографиялык бурчтар (2-таблица) стандарттуу θ-2θ сканерлөөдө алардын жоктугун түшүндүрүп, чоң туура эмес багыттарды (> 10 °) көрсөттү. Ошентип, (995) багытталган үлгүдө уюл фигурасынын анализи анын адаттан тыш гранулдуу морфологиясына (потенциалдуу мамычалуу өсүүдөн же эгиздөөдөн) жана төмөн оройлугунан улам жүргүзүлгөн. Si субстратынан жана 3C-SiC катмарынан алынган (111) уюл фигуралары (3-сүрөт) дээрлик бирдей болгон, бул эгиздөөсүз эпитаксиалдык өсүштү ырастады. Борбордук так теориялык (111)-(995) бурчка туура келген χ≈15° пайда болду. Үч симметрия-эквиваленттүү тактар күтүлгөн позицияларда пайда болду (χ=56,2°/φ=269,4°, χ=79°/φ=146,7° жана 33,6°), бирок χ=62°/φ=93,3° күтүлбөгөн алсыз чекит кошумча изилдөөнү талап кылат. φ-скандоодо тактын кеңдиги аркылуу бааланган кристаллдык сапат келечектүү көрүнөт, бирок сандык аныктоо үчүн ийри сызыктарды өлчөө керек. (510) жана (553) үлгүлөр үчүн полюс сандары алардын болжолдуу эпитаксиалдык мүнөзүн тастыктоо үчүн аягына чыгышы керек.
3-сүрөттө Si субстраттын (a) жана 3C-SiC катмарынын (b) (111) тегиздиктерин көрсөткөн (995) багытталган үлгүдө жазылган XRD чокусу диаграммасы көрсөтүлгөн.
4. Корутунду
Гетероэпитаксиалдык 3C-SiC өсүү поликристаллдык материалды берген (110) тышкары, Si багыттарынын көбүндө ийгиликтүү болду. Si (100) 2 ° өчүрүү жана (995) субстраттары эң жылмакай катмарларды (RMS <1 нм) түздү, ал эми (111), (211) жана (553) олуттуу ийилген (30-60 мкм) көрсөттү. Жогорку индекстүү субстраттар θ-2θ чокуларынын жоктугунан эпитаксиянын тастыктоо үчүн XRD өркүндөтүлгөн мүнөздөмөсүн талап кылат (мисалы, полюс фигуралары). Учурдагы иштер бул чалгындоо изилдөөсүн аяктоо үчүн ийри сызыктарды өлчөө, Раман стресс анализи жана кошумча жогорку индекстүү багыттарга кеңейтүүнү камтыйт.
Вертикалдуу интеграцияланган өндүрүүчү катары, XKH 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P жана 3C-SiC сыяктуу стандарттык жана адистештирилген түрлөрүн сунуш кылган кремний карбидинин комплекстүү портфели менен кесипкөй ылайыкташтырылган кайра иштетүү кызматтарын көрсөтөт, диаметри 2 дюймдан 12 дюймга чейин. Кристаллдын өсүшү, так иштетүү жана сапат кепилдиги боюнча биздин акыркы тажрыйбабыз электр электроникасы, RF жана жаңы пайда болгон колдонмолор үчүн ылайыкташтырылган чечимдерди камсыз кылат.
Посттун убактысы: 08-август-2025