1. Танилцуулга
Хэдэн арван жилийн судалгааг үл харгалзан цахиурын субстрат дээр ургуулсан гетероэпитаксиал 3C-SiC нь үйлдвэрлэлийн электрон хэрэглээнд хангалттай болор чанарыг хараахан олж чадаагүй байна. Өсөлтийг ихэвчлэн Si(100) эсвэл Si(111) субстрат дээр гүйцэтгэдэг бөгөөд тус бүр нь өөр өөр сорилтуудтай байдаг: фазын эсрэг домэйн (100) ба хагарал (111). [111] чиг баримжаатай кино нь согогийн нягтрал багасах, гадаргуугийн морфологи сайжирсан, стресс бага зэрэг ирээдүйтэй шинж чанаруудыг харуулдаг боловч (110) ба (211) зэрэг өөр чиг баримжаа нь дутуу судлагдаагүй хэвээр байна. Одоо байгаа мэдээллээс харахад өсөлтийн оновчтой нөхцөл нь чиг баримжаагаар тодорхойлогддог бөгөөд системчилсэн судалгааг төвөгтэй болгодог. 3C-SiC гетероэпитаксид илүү өндөр Миллерийн индекстэй Si субстратыг (жишээ нь, (311), (510)) ашигласан тухай мэдээлэгдэж байгаагүй бөгөөд энэ нь чиг баримжаагаас хамааралтай өсөлтийн механизмыг судлахад ихээхэн зай үлдээсэн юм.
2. Туршилтын
3C-SiC давхаргыг SiH4/C3H8/H2 прекурсор хий ашиглан атмосферийн даралтат химийн уурын хуримтлал (CVD) аргаар хадгалсан. Субстрат нь (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), (995) гэсэн янз бүрийн чиглэлтэй 1 см² Si хавтан байв. (100)-аас бусад бүх субстратууд нь тэнхлэг дээр байсан бөгөөд эндээс 2°-ын зүсэгдсэн хавтангуудыг нэмэлтээр туршсан. Ургамал ургалтын өмнөх цэвэрлэгээ нь метанол дахь хэт авианы тос арилгахад оролцдог. Өсөлтийн протокол нь 1000°С-т H2-ийн нэвчилтээр уугуул ислийг зайлуулж, дараа нь стандарт хоёр үе шаттай процессыг багтаасан: 1165°C-т 12 сксм C3H8-аар 10 минутын турш карбюризаци хийж, дараа нь 1350°C-т 60 минутын турш эпитакси (C/Si харьцаа = 5 см, SC 4 см ба SC 4 см) хэрэглэнэ. Өсөлт тус бүр дор хаяж нэг (100) лавлагаа бүхий 4-5 өөр Si чиглэлийг багтаасан.
3. Үр дүн ба хэлэлцүүлэг
Төрөл бүрийн Si субстрат дээр ургасан 3C-SiC давхаргын морфологи (Зураг 1) нь гадаргуугийн онцлог, барзгар байдлыг харуулсан. Харааны хувьд Si(100), (211), (311), (553), (995) дээр ургасан дээжүүд толин тусгал шиг харагдаж байсан бол бусад нь сүүн ((331), (510))-аас уйтгартай ((110), (111)) хүртэл хэлбэлзэж байв. Хамгийн гөлгөр гадаргууг (хамгийн нарийн бичил бүтцийг харуулсан) (100) 2° унтрах ба (995) дэвсгэр дээр авсан. Сонирхолтой нь, бүх давхаргууд нь ихэвчлэн стресст өртөмтгий 3C-SiC (111) зэрэг хөргөлтийн дараа хагаралгүй хэвээр байв. Дээжийн хэмжээ хязгаарлагдмал байсан нь хагарал үүсэхээс сэргийлсэн байж болох ч зарим дээжүүд хуримтлагдсан дулааны стрессээс болж 1000 × томруулахад оптик микроскопоор илрэх боломжтой хазайлт (төвөөс ирмэг хүртэл 30-60 мкм хазайлт) байсан. Si(111), (211), (553) субстрат дээр ургасан өндөр бөхийлгөсөн давхаргууд нь суналтын суналтыг илтгэх хотгор хэлбэрийг харуулсан тул талстографийн чиг баримжаатай уялдуулах нэмэлт туршилт, онолын ажил шаардагдана.
Зураг 1-д өөр өөр чиг баримжаа бүхий Si субстрат дээр ургасан 3C-SC давхаргын XRD болон AFM (20×20 μ м2-д сканнердах) үр дүнг нэгтгэн харуулав.
Атомын хүчний микроскоп (AFM) зураг (Зураг 2) оптик ажиглалтыг баталгаажуулсан. Үндэс дундаж квадратын (RMS) утгууд нь 400-800 нм хажуугийн хэмжээс бүхий мөхлөгт төстэй бүтэцтэй (100)2° ба (995) субстрат дээрх хамгийн гөлгөр гадаргууг баталгаажуулсан. (110) ургасан давхарга нь хамгийн барзгар давхарга байсан бол сунасан ба/эсвэл зэрэгцсэн шинж тэмдгүүд нь хааяа хурц хил хязгаартай байсан ((331), (510)). Рентген туяаны дифракцийн (XRD) θ-2θ сканнер (Хүснэгт 1-д нэгтгэн харуулав) поликристалл чанарыг илтгэх 3C-SiC(111) ба (110) холимог оргилуудыг харуулсан Si(110)-аас бусад Миллерийн бага индекстэй субстратуудад амжилттай гетероэпитакси илэрсэн. Энэхүү чиг баримжаа холилдсон талаар өмнө нь Si(110)-д мэдээлсэн боловч зарим судалгаагаар онцгой (111)-д чиглэсэн 3C-SiC ажиглагдсан нь өсөлтийн нөхцөлийг оновчтой болгох нь чухал болохыг харуулж байна. Миллерийн индексийн хувьд ≥5 ((510), (553), (995)) стандарт θ-2θ тохиргоонд XRD оргилууд илрээгүй, учир нь эдгээр өндөр индекстэй онгоцууд энэ геометрт дифракцгүй байдаг. Бага индекстэй 3C-SiC оргилууд байхгүй (жишээ нь, (111), (200)) нь нэг талст өсөлтийг харуулж байгаа бөгөөд бага индекстэй хавтгайнуудын дифракцийг илрүүлэхийн тулд дээжийг хазайлгахыг шаарддаг.
Зураг 2-т CFC болор бүтэц доторх хавтгайн өнцгийн тооцоог үзүүлэв.
Өндөр индекстэй ба бага индекстэй хавтгайнуудын хоорондох тооцоолсон талстографийн өнцөг (Хүснэгт 2) нь том буруу чиг баримжаа (>10°) харуулсан бөгөөд энэ нь стандарт θ-2θ сканнеруудад байхгүй байгааг тайлбарлав. Иймээс (995) чиг баримжаатай дээж дээр туйлын дүрсийн шинжилгээг хийсэн бөгөөд энэ нь ердийн бус мөхлөгт морфологи (булчирхайлаг өсөлт эсвэл ихэржилтээс үүдэлтэй) ба барзгаржилт багатай байдаг. Si субстрат ба 3C-SiC давхаргын (111) туйлын дүрсүүд (Зураг 3) бараг ижил байсан нь ихэрлэлгүйгээр эпитаксиаль өсөлтийг баталж байна. Төв цэг нь онолын (111)-(995) өнцгөөр таарч χ≈15°-д гарч ирэв. Хүлээгдэж буй байрлалд (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° ба 33.6°) тэгш хэмтэй тэнцэх гурван цэг гарч ирсэн боловч χ=62°/φ=93.3°-д урьдчилан таамаглаагүй сул цэг байгаа нь нэмэлт судалгаа хийх шаардлагатай байна. φ-сканнерын толбоны өргөнөөр үнэлэгддэг талст чанар нь ирээдүйтэй харагдаж байгаа ч тоон үзүүлэлтийг тодорхойлоход эргэлдэх муруйн хэмжилт шаардлагатай. (510) ба (553) дээжийн туйлын тоон үзүүлэлтүүдийг тэдгээрийн эпитаксиаль шинж чанарыг баталгаажуулахын тулд дуусгах шаардлагатай байна.
Зураг 3-т Si субстрат (a) ба 3C-SiC давхаргын (b) (111) хавтгайг харуулсан (995) чиглэгдсэн дээжинд бүртгэгдсэн XRD оргил диаграммыг үзүүлэв.
4. Дүгнэлт
Гетероэпитаксиал 3C-SiC өсөлт нь олон талст материалыг гаргаж авсан (110)-аас бусад Si-ийн ихэнх чиглэлд амжилттай болсон. Si(100)2° унтрах ба (995) субстрат нь хамгийн гөлгөр давхаргыг (RMS <1 нм) үүсгэсэн бол (111), (211), (553) нь мэдэгдэхүйц бөхийж (30-60 μм) үзүүлсэн. Өндөр индекстэй субстратууд нь θ-2θ оргил байхгүйн улмаас эпитаксийг баталгаажуулахын тулд дэвшилтэт XRD шинж чанарыг (жишээлбэл, туйлын дүрс) шаарддаг. Үргэлжилж буй ажилд эргэлдэх муруйн хэмжилт, Раманы стрессийн шинжилгээ, энэхүү хайгуулын судалгааг дуусгахын тулд нэмэлт өндөр индекстэй чиг баримжааг өргөжүүлэх зэрэг орно.
Босоо нэгдсэн үйлдвэрлэгчийн хувьд XKH нь 2 инчээс 12 инчийн диаметртэй 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, 3C-SiC зэрэг стандарт болон төрөлжсөн төрлийн цахиурын карбидын субстратын иж бүрэн багц бүхий мэргэжлийн захиалгат боловсруулалтын үйлчилгээг үзүүлдэг. Кристал өсөлт, нарийн боловсруулалт, чанарын баталгааны талаархи бидний эцсийн туршлага нь цахилгаан электроник, RF болон шинээр гарч ирж буй хэрэглээнд тохирсон шийдлийг баталгаажуулдаг.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 8-р сарын 08