Unue, la strukturo kaj propraĵoj de SiC-kristalo.
SiC estas binara kunmetaĵo formita de Si-elemento kaj C-elemento en rilatumo 1:1, tio estas, 50% silicio (Si) kaj 50% karbono (C), kaj ĝia baza struktura unuo estas SI-C kvaredro.
Skema diagramo de silicikarbura kvaredra strukturo
Ekzemple, Si-atomoj estas grandaj en diametro, ekvivalenta al pomo, kaj C-atomoj estas malgrandaj en diametro, ekvivalenta al oranĝo, kaj egala nombro da oranĝoj kaj pomoj estas amasigitaj kune por formi SiC-kristalon.
SiC estas binara kunmetaĵo, en kiu la Si-Si-liga atominterspaco estas 3.89 A, kiel kompreni ĉi tiun interspacon? Nuntempe, la plej bonega litografio-maŝino sur la merkato havas litografian precizecon de 3nm, kio estas distanco de 30A, kaj la litografio-precizeco estas 8 fojojn tiu de la atomdistanco.
La Si-Si-liga energio estas 310 kJ/mol, do vi povas kompreni, ke la liga energio estas la forto, kiu disigas ĉi tiujn du atomojn, kaj ju pli granda estas la liga energio, des pli granda estas la forto, kiun vi bezonas disigi.
Ekzemple, Si-atomoj estas grandaj en diametro, ekvivalenta al pomo, kaj C-atomoj estas malgrandaj en diametro, ekvivalenta al oranĝo, kaj egala nombro da oranĝoj kaj pomoj estas amasigitaj kune por formi SiC-kristalon.
SiC estas binara kunmetaĵo, en kiu la Si-Si-liga atominterspaco estas 3.89 A, kiel kompreni ĉi tiun interspacon? Nuntempe, la plej bonega litografio-maŝino sur la merkato havas litografian precizecon de 3nm, kio estas distanco de 30A, kaj la litografio-precizeco estas 8 fojojn tiu de la atomdistanco.
La Si-Si-liga energio estas 310 kJ/mol, do vi povas kompreni, ke la liga energio estas la forto, kiu disigas ĉi tiujn du atomojn, kaj ju pli granda estas la liga energio, des pli granda estas la forto, kiun vi bezonas disigi.
Skema diagramo de silicikarbura kvaredra strukturo
Ekzemple, Si-atomoj estas grandaj en diametro, ekvivalenta al pomo, kaj C-atomoj estas malgrandaj en diametro, ekvivalenta al oranĝo, kaj egala nombro da oranĝoj kaj pomoj estas amasigitaj kune por formi SiC-kristalon.
SiC estas binara kunmetaĵo, en kiu la Si-Si-liga atominterspaco estas 3.89 A, kiel kompreni ĉi tiun interspacon? Nuntempe, la plej bonega litografio-maŝino sur la merkato havas litografian precizecon de 3nm, kio estas distanco de 30A, kaj la litografio-precizeco estas 8 fojojn tiu de la atomdistanco.
La Si-Si-liga energio estas 310 kJ/mol, do vi povas kompreni, ke la liga energio estas la forto, kiu disigas ĉi tiujn du atomojn, kaj ju pli granda estas la liga energio, des pli granda estas la forto, kiun vi bezonas disigi.
Ekzemple, Si-atomoj estas grandaj en diametro, ekvivalenta al pomo, kaj C-atomoj estas malgrandaj en diametro, ekvivalenta al oranĝo, kaj egala nombro da oranĝoj kaj pomoj estas amasigitaj kune por formi SiC-kristalon.
SiC estas binara kunmetaĵo, en kiu la Si-Si-liga atominterspaco estas 3.89 A, kiel kompreni ĉi tiun interspacon? Nuntempe, la plej bonega litografio-maŝino sur la merkato havas litografian precizecon de 3nm, kio estas distanco de 30A, kaj la litografio-precizeco estas 8 fojojn tiu de la atomdistanco.
La Si-Si-liga energio estas 310 kJ/mol, do vi povas kompreni, ke la liga energio estas la forto, kiu disigas ĉi tiujn du atomojn, kaj ju pli granda estas la liga energio, des pli granda estas la forto, kiun vi bezonas disigi.
Ni scias, ke ĉiu substanco konsistas el atomoj, kaj la strukturo de kristalo estas regula aranĝo de atomoj, kiu nomiĝas longdistanca ordo, kiel jena. La plej malgranda kristala unuo estas nomita ĉelo, se la ĉelo estas kuba strukturo, ĝi estas nomita proksime pakita kubo, kaj la ĉelo estas sesangula strukturo, ĝi estas nomita proksime pakita sesangula.
Oftaj SiC-kristaltipoj inkludas 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC, ktp. Ilia stapliga sekvenco en la c-aksa direkto estas montrita en la figuro.
Inter ili, la baza stakiga sekvenco de 4H-SiC estas ABCB... ; La baza stakiga sekvenco de 6H-SiC estas ABCACB... ; La baza stakiga sekvenco de 15R-SiC estas ABCACBCABACABCB... .
Ĉi tio povas esti vidita kiel briko por konstrui domon, iuj el la dombrikoj havas tri manierojn meti ilin, iuj havas kvar manierojn meti ilin, iuj havas ses manierojn.
La bazaj ĉelparametroj de tiuj oftaj SiC-kristaltipoj estas montritaj en la tabelo:
Kion signifas a, b, c kaj anguloj? La strukturo de la plej malgranda unuoĉelo en SiC-duonkonduktaĵo estas priskribita jene:
En la kazo de la sama ĉelo, la kristala strukturo ankaŭ estos malsama, ĉi tio estas kiel ni aĉetas la loterion, la gajna nombro estas 1, 2, 3, vi aĉetis 1, 2, 3 tri nombrojn, sed se la nombro estas ordigita. alimaniere, la gajna kvanto estas malsama, do la nombro kaj la ordo de la sama kristalo, povas esti nomataj la sama kristalo.
La sekva figuro montras la du tipajn stakigajn reĝimojn, nur la diferencon en la stakiga reĝimo de la supraj atomoj, la kristala strukturo estas malsama.
La kristala strukturo formita de SiC estas forte rilata al temperaturo. Sub la ago de alta temperaturo de 1900 ~ 2000 ℃, 3C-SiC malrapide transformiĝos en sesangulan SiC-poliformon kiel 6H-SiC pro sia malbona struktura stabileco. Ĝuste pro la forta korelacio inter la probableco de formado de SiC-polimorfoj kaj temperaturo, kaj la malstabileco de 3C-SiC mem, la kreskorapideco de 3C-SiC malfacilas plibonigi, kaj la preparado estas malfacila. La sesangula sistemo de 4H-SiC kaj 6H-SiC estas la plej oftaj kaj pli facile prepareblaj, kaj estas vaste studitaj pro siaj propraj trajtoj.
La ligolongo de SI-C-obligacio en SiC-kristalo estas nur 1.89A, sed la liga energio estas same alta kiel 4.53eV. Tial, la energinivela breĉo inter la liga stato kaj la kontraŭliga stato estas tre granda, kaj larĝa benda breĉo povas esti formita, kiu estas plurfoje tiu de Si kaj GaAs. La pli alta bando-larĝo signifas, ke la alt-temperatura kristala strukturo estas stabila. La rilata potenca elektroniko povas realigi la karakterizaĵojn de stabila operacio ĉe altaj temperaturoj kaj simpligita varmodisipa strukturo.
La streĉa ligo de la ligo Si-C igas la kradon havi altan vibrofrekvencon, tio estas, altan energian fononon, kio signifas, ke la SiC-kristalo havas altan saturitan elektronan moveblecon kaj termikan konduktivecon, kaj la rilataj potencaj elektronikaj aparatoj havas pli alta ŝanĝrapideco kaj fidindeco, kiu reduktas la riskon de aparato trotemperatura fiasko. Krome, la pli alta rompokampa forto de SiC permesas al ĝi atingi pli altajn dopajn koncentriĝojn kaj havi pli malaltan sur-reziston.
Due, la historio de SiC-kristala evoluo
En 1905, D-ro Henri Moissan malkovris naturan SiC-kristalon en la kratero, kiun li trovis simila al diamanto kaj nomis ĝin la Mosan-diamanto.
Fakte, jam en 1885, Acheson akiris SiC miksante kolaon kun silicoksido kaj varmigante ĝin en elektra forno. Tiutempe, homoj konfuzis ĝin kun miksaĵo de diamantoj kaj nomis ĝin smirgo.
En 1892, Acheson plibonigis la sintezprocezon, li miksis kvarcan sablon, kolaon, malgrandan kvanton da lignopecetoj kaj NaCl, kaj varmigis ĝin en elektra arka forno ĝis 2700℃, kaj sukcese akiris skvamajn SiC-kristalojn. Tiu metodo de sintezado de SiC-kristaloj estas konata kiel la Acheson-metodo kaj daŭre estas la ĉefa metodo de produktado de SiC-abrasivoj en industrio. Pro la malalta pureco de sintezaj krudmaterialoj kaj malglata sinteza procezo, Acheson-metodo produktas pli da SiC-malpuraĵoj, malbonan kristalan integrecon kaj malgrandan kristalan diametron, kio malfacilas plenumi la postulojn de la semikonduktaĵa industrio por grandgranda, alta pureco kaj alta. -kvalitaj kristaloj, kaj ne povas esti uzataj por fabriki elektronikajn aparatojn.
Lely de Philips Laboratory proponis novan metodon por kultivado de SiC-unuokristaloj en 1955. En tiu metodo, grafita krisolo estas utiligita kiel la kreskoŝipo, SiC-pulvorkristalo estas utiligita kiel la krudaĵo por kultivado de SiC-kristalo, kaj pora grafito estas uzata por izoli. kava areo de la centro de la kreskanta krudaĵo. Dum kreskado, la grafita fandujo estas varmigita al 2500℃ sub la atmosfero de Ar aŭ H2, kaj la periferia SiC-pulvoro estas sublimigita kaj malkomponita en SiC kaj C-vaporfazsubstancoj, kaj la SiC-kristalo kreskas en la meza kava regiono post la gaso. fluo estas transdonita tra la pora grafito.
Trie, SiC kristala kresko teknologio
La unukristala kresko de SiC estas malfacila pro siaj propraj trajtoj. Ĉi tio estas ĉefe pro la fakto, ke ne ekzistas likva fazo kun stoiĥiometria rilatumo de Si:C = 1:1 ĉe atmosfera premo, kaj ĝi ne povas esti kreskigita per la pli maturaj kreskmetodoj uzataj de la nuna ĉefa kreskoprocezo de la duonkonduktaĵo. industrio - cZ-metodo, falanta krisol-metodo kaj aliaj metodoj. Laŭ teoria kalkulo, nur kiam la premo estas pli granda ol 10E5atm kaj la temperaturo estas pli alta ol 3200℃, la stoiĥiometria rilatumo de Si:C = 1:1 solvo povas esti akirita. Por venki ĉi tiun problemon, sciencistoj faris senĉesajn klopodojn proponi diversajn metodojn por akiri altan kristalan kvaliton, grandan grandecon kaj malmultekostajn SiC-kristalojn. Nuntempe, la ĉefaj metodoj estas PVT-metodo, likva faza metodo kaj alttemperatura vapora kemia demetmetodo.
Afiŝtempo: Jan-24-2024