1. Муқаддима
Сарфи назар аз даҳсолаҳои тадқиқот, гетероэпитаксиалии 3C-SiC, ки дар субстратҳои кремний парвариш карда мешавад, то ҳол ба сифати кристаллӣ барои барномаҳои электронии саноатӣ ноил нашудааст. Рушд маъмулан дар субстратҳои Si(100) ё Si(111) анҷом дода мешавад, ки ҳар яки онҳо мушкилоти мушаххасро пешкаш мекунанд: доменҳои зиддифазавӣ барои (100) ва крекинг барои (111). Дар ҳоле, ки филмҳои ба [111] нигаронидашуда хусусиятҳои умедбахшро ба монанди кам шудани зичии нуқсон, беҳтар шудани морфологияи сатҳи рӯизаминӣ ва фишори паст нишон медиҳанд, ориентацияҳои алтернативӣ ба монанди (110) ва (211) кам омӯхта шудаанд. Маълумотҳои мавҷуда нишон медиҳанд, ки шароити оптималии афзоиш метавонад ба самт хос буда, таҳқиқоти систематикиро душвор гардонад. Қобили зикр аст, ки истифодаи субстратҳои баландтари-индекси Миллер Si (масалан, (311), (510)) барои гетероепитаксияи 3C-SiC ҳеҷ гоҳ гузориш дода нашудааст, ки барои таҳқиқоти иктишофӣ дар бораи механизмҳои афзоиш вобаста ба самт фазои назаррас фароҳам меорад.
2. Таҷрибавӣ
Қабатҳои 3C-SiC тавассути таҳшини буғи кимиёвии фишори атмосфера (CVD) бо истифода аз газҳои пешгузаштаи SiH4/C3H8/H2 гузошта шуданд. Субстратҳо 1 см² вафли Si бо самтҳои гуногун буданд: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553) ва (995). Ҳама субстратҳо дар меҳвар буданд, ба истиснои (100), ки дар он вафли 2° бурида ба таври иловагӣ озмуда шуданд. Тозакунии пеш аз афзоиш аз равғани ултрасадо дар метанол иборат буд. Протоколи афзоиш аз хориҷ кардани оксиди модарӣ тавассути коркарди H2 дар 1000 ° C ва пас аз як раванди стандартии ду марҳила иборат буд: карбюризатсия барои 10 дақиқа дар 1165 ° C бо 12 sccm C3H8, сипас эпитаксия барои 60 дақиқа дар 1350 ° C (таносуби C/Si бо истифода аз sc1.4cm H = 58cm). Ҳар як давраи афзоиш аз чор то панҷ самти гуногуни Si иборат буд, ки ҳадди аққал як (100) лавҳаи истинодро дорад.
3. Натиҷаҳо ва муҳокима
Морфологияи қабатҳои 3C-SiC, ки дар субстратҳои гуногуни Si парвариш карда шудаанд (расми 1) хусусиятҳои гуногуни рӯизаминӣ ва ноҳамворро нишон доданд. Ба таври визуалӣ, намунаҳои дар Si(100), (211), (311), (553) ва (995) парваришшуда ба оина монанд буданд, дар ҳоле ки дигарон аз ширӣ ((331), (510)) то кунд ((110), (111)) буданд. Сатҳи ҳамвортарин (нишон додани микроструктураи беҳтарин) дар (100)2° хомӯш ва (995) субстрат ба даст оварда шуданд. Ҷолиб он аст, ки ҳамаи қабатҳо пас аз хунуккунӣ, аз он ҷумла 3C-SiC (111) одатан ба фишори равонӣ осебпазир монданд. Андозаи маҳдуди намуна метавонад аз тарқиш пешгирӣ кунад, гарчанде ки баъзе намунаҳо саҷда (30-60 мкм аз марказ ба канор) нишон доданд, ки дар зери микроскопияи оптикӣ дар 1000 × калонкунӣ аз сабаби фишори гармии ҷамъшуда муайян карда мешаванд. Қабатҳои хеле камоншуда дар субстратҳои Si(111), (211) ва (553) шаклҳои конкавиро нишон доданд, ки шиддати кашишро нишон медиҳанд, ки кори минбаъдаи таҷрибавӣ ва назариявиро барои мувофиқат бо самти кристаллографӣ талаб мекунанд.
Дар расми 1 натиҷаҳои XRD ва AFM (сканер дар 20×20 μ м2) қабатҳои 3C-SC, ки дар субстратҳои Si бо самтҳои гуногун парвариш карда шудаанд, ҷамъбаст мекунад.
Тасвирҳои микроскопияи қувваи атом (AFM) (расми 2) мушоҳидаҳои оптикиро тасдиқ карданд. Қиматҳои реша-миёнаи мураббаъ (RMS) сатҳи ҳамвортаринро дар (100)2° паст ва (995) субстрат тасдиқ карданд, ки дорои сохторҳои ғалладона бо андозаҳои паҳлуии 400-800 нм мебошанд. Қабати (110) парваришшуда ноҳамвортарин буд, дар ҳоле ки хусусиятҳои дароз ва/ё мувозӣ бо сарҳадҳои тезу гохе дар дигар самтҳо пайдо мешуданд ((331), (510)). Сканҳои дифраксияи рентгенӣ (XRD) θ-2θ (ҷамъбаст дар ҷадвали 1) гетероепитаксияи муваффақро барои субстратҳои индекси Миллер, ба истиснои Si(110), ки қуллаҳои омехтаи 3C-SiC(111) ва (110) нишон доданд, ки поликристаллиятро нишон медиҳанд. Ин омехтаи ориентация барои Si(110) қаблан гузориш шуда буд, гарчанде ки баъзе тадқиқотҳо 3C-SiC-и истисноии (111) нигаронидашударо мушоҳида кардаанд, ки оптимизатсияи ҳолати афзоиш муҳим аст. Барои индексҳои Миллер ≥5 ((510), (553), (995)), дар конфигуратсияи стандартии θ-2θ қуллаҳои XRD ошкор карда нашуданд, зеро ин ҳавопаймоҳои индекси баланд дар ин геометрия дифраксия намекунанд. Набудани қуллаҳои индекси пасти 3C-SiC (масалан, (111), (200)) аз афзоиши яккристаллӣ шаҳодат медиҳад, ки барои муайян кардани дифраксия аз ҳавопаймоҳои пасти индекси тобиши намуна ниёз дорад.
Дар расми 2 ҳисобкунии кунҷи ҳамворӣ дар сохтори кристаллии CFC нишон дода шудааст.
Кунҷҳои ҳисобшудаи кристаллографии байни ҳавопаймоҳои индекси баланд ва паст (Ҷадвали 2) ориентацияҳои калонро (>10 °) нишон доданд, ки набудани онҳоро дар сканҳои стандартии θ-2θ шарҳ медиҳад. Аз ин рӯ, таҳлили фигураи қутб дар намунаи ба (995) нигаронидашуда бо сабаби морфологияи ғайриоддии гранулӣ (эҳтимол аз афзоиши сутун ё дугоник) ва ноҳамвории паст гузаронида шуд. Рақамҳои қутбҳои (111) (расми 3) аз субстрати Si ва қабати 3C-SiC тақрибан якхела буданд, ки афзоиши эпитаксиалиро бидуни дугона тасдиқ мекунанд. Нуқтаи марказӣ дар χ≈15° пайдо шуд, ки ба кунҷи назариявӣ (111)-(995) мувофиқат мекунад. Дар мавқеъҳои пешбинишуда (χ=56,2°/φ=269,4°, χ=79°/φ=146,7° ва 33,6°) се нуқта ба симметрия муодил пайдо шуд, гарчанде ки нуқтаи заиф дар χ=62°/φ=93,3° таҳқиқи иловагиро талаб мекунад. Сифати кристаллӣ, ки тавассути паҳнои нуқта дар φ-сканҳо арзёбӣ мешавад, умедбахш ба назар мерасад, гарчанде ки барои муайян кардани миқдор ченакҳои каҷи ларзиш лозиманд. Рақамҳои қутбӣ барои намунаҳои (510) ва (553) бояд анҷом дода шаванд, то табиати эҳтимолии эпитаксиалии онҳоро тасдиқ кунанд.
Дар расми 3 диаграммаи қуллаи XRD, ки дар намунаи (995) нигаронидашуда сабт шудааст, нишон медиҳад, ки дар он (111) ҳавопаймоҳои субстрати Si (a) ва қабати 3C-SiC (b) нишон дода шудаанд.
4. Хулоса
Афзоиши гетероэпитаксиалии 3C-SiC дар аксари самтҳои Si муваффақ шуд, ба истиснои (110), ки маводи поликристаллӣ дод. Si(100)2° хомӯш ва (995) субстрат қабатҳои ҳамвортаринро (RMS <1 нм) ба вуҷуд оварданд, дар ҳоле ки (111), (211) ва (553) саҷдаи назаррасро нишон доданд (30-60 мкм). Субстратҳои индекси баланд тавсифи пешрафтаи XRD-ро талаб мекунанд (масалан, рақамҳои қутбӣ) барои тасдиқи эпитаксия аз сабаби набудани қуллаҳои θ-2θ. Корҳои ҷорӣ ченкунии каҷҳои каҷ, таҳлили фишори Раман ва тавсеа ба самтҳои иловагии индекси баландро барои анҷом додани ин таҳқиқоти иктишофӣ дар бар мегиранд.
Ҳамчун як истеҳсолкунандаи амудӣ ҳамгирошуда, XKH хидматҳои коркарди касбии фармоиширо бо портфели ҳамаҷонибаи субстратҳои карбиди кремний пешниҳод мекунад, ки намудҳои стандартӣ ва махсусро, аз ҷумла 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P ва 3C-SiC, ки дар диаметри аз 2 дюйм то 12 дюйм дастрасанд, пешниҳод мекунад. Таҷрибаи ҳамаҷонибаи мо дар афзоиши кристалл, коркарди дақиқ ва кафолати сифат ҳалли мувофиқро барои электроникаи энергетикӣ, RF ва барномаҳои нав пайдо мекунад.
Вақти фиристодан: 08-08-2025