Historia progressionis 3C SiC

Ut magna formaPii carbide, evolutionis historia3C-SiCcontinuum progressum semiconductoris materialis scientiae reflectit. Annis 1980s, Nishino et al. primum 4um 3C-SiC tenues membranae in pii substratis per depositionem chemicae vaporis (CVD) [1] consecutus est, quae pro 3C-SiC tenuis technicae pelliculae fundamentum posuit.

1990s erat aetas investigationis aureae Siccae. Cree Investigatio Inc. xxxiii 6H-SiC et 4H-SiC anno 1991 et 1994 respective, ad mercaturam promovendamSiC semiconductor cogitationes. Progressus technologicus hoc tempore fundamentum fundavit ad subsequentem inquisitionem et applicationem 3C-SiC.

In primo saeculo 21,domestica pii-fundatur SiC tenuis membranaaliquatenus etiam developed. Vos Zhizhen et al. paratus silicon-substructio SiC membrana tenuis ab CVD condiciones temperatae sub anno 2002 [2]. In MMI, An Xia et al. paratus pii-substructio SiC tenuis membrana magnetron putris ad locus temperatus [3].

Attamen ob magnam differentiam inter cancellos constantes Si et SiC (circiter 20%), defectus densitatis 3C-SiC stratorum epitaxialium relative altum est, praesertim gemini defectus ut DPB. Ad cancellos redigendos mismatch, inquisitores 6H-SiC, 15R-SiC vel 4H-SiC in superficie (0001) substratae ad 3C-SiC epitaxialem stratum augendum ac defectum densitatis minuunt. Pro exemplo, anno 2012, Seki, Kazuaki et al. proposuit epitaxy dynamica polymorphica ditionis technologiae, quae percipit polymorphicum incrementum selectivum 3C-SiC et 6H-SiC super 6H-SiC (0001) semen superficiei supersaturationis moderando [4-5]. Anno 2023, investigatores ut Xun Li methodo CVD optimize incrementi et processus usi sunt, feliciter 3C-SiC aequalem consecuti sunt.epitaxial layernullis DPB defectibus in superficie in 4H-SiC substrati ad incrementum rate 14um/h[6].

Crystal Structure et Application Agri 3C SiC

Inter plura polytypa SiCD, 3C-SiC est unicum polytypum cubicum, notum etiam ut aba-SiC. In hac crystalli structura, Si et C atomi in una ratione cancellorum existunt, et unumquodque atomus quattuor heterogeneis atomis circumdat, unum structurarum tetraedalium cum validis vinculis covalentibus efformans. Fabricae notae 3C-SiC est quod stratorum diatomicorum Si-C ordine ABC-ABC-… saepe disposita est, et quaelibet unitas cellula tres tales stratos diatomicas continet, quae repraesentatio C3 appellatur; structura crystalli 3C-SiC in figura infra ostenditur;

Figura I Crystal compages 3C-SiC

In statu, silicon (Si) est materia semiconductoris usitata pro viribus machinarum. Tamen, ob observantiam Sii, Pii-fundatur cogitationes potentiae finitae sunt. Comparatus cum 4H-SiC et 6H-SiC, 3C-SiC summam electronicam mobilitatem theoricam temperaturae conclavis (1000 cm·V-1·S-1) habet, et plus commoda in applicationibus MOS fabrica habet. Eodem tempore, 3C-SiC etiam optimas possessiones habet ut princeps naufragii voltage, bonum scelerisque conductivity, alta duritia, lata bandgap, caliditas resistentia, et radialis resistentia. Ideo magnam potentiam habet in electronicis, optoelectronicis, sensoriis et applicationibus sub extrema condicionibus, promovens progressionem et innovationem technologiarum cognatarum, ac late applicans potentiam in multis campis;

Primum: Praesertim in altum voltage, altum frequentiam ac caliditas ambitus, alta naufragii voltage, et altae electronicae mobilitatis 3C-SiC, optimam electionem faciunt ad fabricandas potentias cogitationes sicut MOSFET [7]. Secunda: Applicatio 3C-SiC in nanoelectronics et microelectromechanicis systematibus (MEMS) prodest ex compatibilitate cum technologia siliconis, permittens fabricarum structurarum nanoscales sicut nanoelectronicas et machinas nanoelectromechanicae [8]. Tertium: Lata fasciculatio semiconductoris materiae, 3C-SiC apta est ad fabricamblue lux emittens diodes(LEDs). Eius applicatio ad technologiam illustrandam et lasers ostentandas animum advertit ob altitudinem lucidam efficaciam ac facilem doping[9]. Quarto: Eodem tempore 3C-SiC ad detectores positio-sensitivas fabricare adhibetur, praesertim laser punctum detectores positionis sensitivos innixus effectus photovoltaici lateralis, qui altam suavitatem sub nulla praeiudicii condiciones ostendunt et aptae ad certas positiones sunt[10]. .

3. Praeparatio methodi 3C SiC heteroepitaxy

Praecipua incrementi modi 3C-SiC heteroepitaxy includevapor chemicus depositio (CVD), sublimationis epitaxy (SE), liquid tempus epitaxy (LPE), epitaxiae hypotheticae (MBE), magnetron putris, etc. CVD modus praelatus est epitaxiae 3C-SiC propter eius moderabilitatem et aptabilitatem (qualis est temperatus, gasi fluxus, pressionis cubiculi et tempus reactionis, quae optimize qualitatem possunt tabulatum epitaxial).

Vapor chemicus depositionis (CVD): Gas mixtus elementorum Si et C continens in cameram reactionem transmittitur, calefactam et in caliditatem caliditatem calefactam, ac deinde atomi Si et C atomi in Substratum Si, vel 6H-SiC, 15R- praecipitantur. SiC, 4H-SiC distent [11]. Temperatura huius reactionis plerumque inter 1300-1500℃ est. Communia Si fontes includunt SiH4, TCS, MTS, etc., et C fontes principaliter includunt C2H4, C3H8, etc., cum H2 ut ferebat gas. Processus crescens principaliter includit sequentes gradus: 1. Gas Phase reactionis fons portatur ad zonam depositionis in fluit praecipuo gasi. 2. Gas Phase reactionem in limite iacuit ad praecursores cinematographicos et productos generandi tenues. 3. Praecipitatio, adsorptio et crepuit processus praecursoris. 4. Atomorum adsorbeorum in superficie subiecta migrant et reficiunt. 5. Atomi nuclei adsorbentur et in superficie subiecta augentur. 6. Massa transportatio gasi vasti post reactionem in zonam principalem gasi fluens et e cubiculi reactionis sumitur. Figura 2 est schematicum schematicum CVD [12].

Figurae 2 Schematicae figurae CVD

Sublimationis epitaxy (SE) methodus: Figura 3 est structura experimentalis schematis methodi SE parandi 3C-SiC. Gradus principales sunt dissolutio et sublimatio fontis SiC in zona caliditatis, deportatio sublimatum, et reactionem et crystallizationem sublimatorum in superficie subiecta in inferiore temperatura. Singula haec sunt: ​​6H-SiC vel 4H-SiC superpositae ponatur in summitate uasis;summus puritas SiCadhibetur ut materia rudis SiC et positus in fundographite uasculum. Vas 1900-2100℃ per inductionem frequentiam radiophonicam calescit, et temperatura substrata temperatura inferiori fonte Sicco moderatur, axialem temperatura gradientem intra uas formans, ita ut materia SiC sublimata super substratum condensare et crystallize possit. formare 3C-SiC heteroepitaxial.

Commoda epitaxiae sublimationis praecipue sunt in duobus: 1. epitaxia temperatura alta est, quae vitia crystalli minuere potest; 2. Signi- ficari potest ad obtinendam superficiem anticam in gradu atomico. Attamen, durante processu incrementi, principium reactionis adaptari non potest, et ratio silicon-carbona, tempus, variae reactionis series, etc. mutari non possunt, inde in diminutione in processu incrementi controllability.

Figura 3 Schematica Schematica methodi SE methodi crescendi 3C-SiC epitaxy

Epitaxy trabs hypothetica (MBE) est technologiae technicae tenuis provectae cinematographicae, quae ad 3C-SiC epitaxialem stratis 4H-SiC vel 6H-SiC crescentibus idonea est. Principium huius methodi fundamentalis est: in ambitu vacuo ultra-alto, per subtilis moderatio gasi fontis, elementa incrementi epitaxialis calefiunt ad tignum directivum sive hypotheticum trabis et incidentes super superficiem subiectam calidam. incrementum epitaxial. Communes condiciones crescendi 3C-SiC .epitaxial layersin 4H-SiC vel 6H-SiC subiectae sunt: ​​sub condicionibus siliconibus, graphene et fontes carbonis puri excitantur in substantias gaseosas cum electronico gun, et 1200-1350℃ ut reactionem temperatam. 3C-SiC incrementum heteroepitaxicum obtineri potest ad incrementum rate 0.01-0.1 nms-1 [13].

Conclusio et Prospect

Per continuum technologicum progressum et altissimam mechanismum investigationem, 3C-SiC heteroepitaxia technicae artis expectatur munus in semiconductoris industriae maioris momenti agere et progressionem summi efficaciae electronicarum machinarum promovere. Exempli gratia, continuans ad explorandum novum incrementum technicae artes et consilia, ut atmosphaera introducentia HCl ad incrementum rate augendum, servato humilitatis defectu densitatis, est directio investigationis futurae; altissimam investigationem in defectu formationis mechanismi et progressionem technicarum characterisationum provectioris, ut photoluminescentiae et analysis cathodoluminentiae, ad obtinendum accuratius defectus temperantiam et proprietates materiales optimize; rapidum incrementum summus qualitas crassitudinis pelliculae 3C-SiC clavis est ad occurrendas necessitates altarum intentionum machinarum, et adhuc investigatio necessaria est ad aequabilitatem inter ratem et materialem uniformitatem superandam; coniuncta cum applicatione 3C-SiC in structuris heterogeneis ut SiC/GaN, explorare suas applicationes potentiales in novis machinis sicut potentia electronicorum, integratio optoelectronic et processus notitiarum quantum.

Notae:

[1] Nishino S, Hazuki Y, Matsunami H, et al. Vapor chemicus Depositio Crystallini β‐SiC Films on Silicon Substrate with Sputtered SiC Intermediate Layer[J]. Acta Societatis Electrochemicae, 1980, 127(12):2674-2680.

[2] Vos Zhizhen, Wang Yadong, Huang Jingyun, et al .

[3] An Xia, Zhuang Huizhao, Li Huaixiang, al .

[4] Seki K, Alexander, Kozawa S, et al. Polytype-selectivum incrementum SiC per supersaturationem temperationis in augmento solutionis [J]. Acta Crystal Augmenta, 2012, 360:176-180.

[V] Chen Yao, Zhao Fuqiang, Zhu Bingxian, Ipse Shuai.

[6] Li X , Wang G .CVD incrementum 3C-SiC stratis 4H-SiC subiectae morphologiae emendatae [J]. Publicae Communicationes solidae, 2023:371.

[7] Hou Kaiwen.

[8] Lars, Hiller, Thomas, et al. Hydrogenium Effectus in ECR-Etching of 3C-SiC(100) Mesa Structures[J].Materials Science Forum, MMXIV.

[IX] Xu Qingfang.

[10] Foisal A R M , Nguyen T , Dinh T K , et al.3C-SiC/Si Heterostructura: Optima Rostra pro Detectoribus Positio-Sensitivo Substructio in Effectu Photovoltaico [J]. ACS De Materiis & Interfaces, 2019: 40980-40987.

[XI] Xin Bin.

[12] Dong Lin.

[13] Diani M, Simon L, Kubler L, et al. Crystal incrementum polytypi 3C-SiC in 6H-SiC(0001) subiecto [J]. Acta Crystal Augmenta, 2002, 235(1): 95-102.