1. Оршил
Хэдэн арван жилийн судалгаа хийсэн ч цахиурын суурь дээр ургуулсан гетероэпитаксиал 3C-SiC нь үйлдвэрлэлийн электрон хэрэглээнд хангалттай талст чанарыг хараахан олж аваагүй байна. Өсөлтийг ихэвчлэн Si(100) эсвэл Si(111) суурь дээр хийдэг бөгөөд тус бүр нь өөр өөр бэрхшээлтэй байдаг: (100)-ийн эсрэг фазын домэйн, (111)-ийн хувьд хагарал. [111]-чиглэсэн хальснууд нь согогийн нягтрал буурах, гадаргуугийн морфологи сайжирч, стресс бага байх зэрэг ирээдүйтэй шинж чанаруудыг харуулдаг бол (110) ба (211) зэрэг өөр чиглэлүүд нь дутуу судлагдсан хэвээр байна. Одоо байгаа өгөгдөл нь оновчтой өсөлтийн нөхцөл нь чиглэлд өвөрмөц байж болох бөгөөд энэ нь системчилсэн судалгааг төвөгтэй болгодог болохыг харуулж байна. 3C-SiC гетероэпитаксид өндөр Миллерийн индекстэй Si суурь (жишээ нь, (311), (510)) ашигласан тухай хэзээ ч мэдээлээгүй нь чиглэлээс хамааралтай өсөлтийн механизмын талаар хайгуулын судалгаа хийхэд ихээхэн зай үлдээж байна.
2. Туршилтын
3C-SiC давхаргыг SiH4/C3H8/H2 урьдал хий ашиглан атмосферийн даралттай химийн уурын тунадасжуулалт (CVD)-ээр хуримтлуулсан. Субстратууд нь янз бүрийн чиглэлтэй 1 см² Si вафли байв: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), болон (995. Бүх субстратууд нь тэнхлэг дээр байрласан бөгөөд (100)-аас бусад тохиолдолд 2° зүсэгдсэн вафлиг нэмэлтээр туршсан. Ургамлын өмнөх цэвэрлэгээнд метанол дахь хэт авианы тосгүйжүүлэлт багтсан. Өсөлтийн протокол нь 1000°C-д H2-ийг ариутгах замаар уугуул ислийг зайлуулах, дараа нь стандарт хоёр үе шаттай процессыг багтаасан: 1165°C-д 12 scm C3H8-ээр 10 минутын турш карбюризаци хийх, дараа нь 1350°C-д 60 минутын турш эпитакси хийх (C/Si харьцаа = 4) 1.5 scm SiH4 болон 2 scm C3H8 ашиглан. Өсөлтийн гүйдэл бүр дор хаяж нэг (100) лавлагаа вафлитай дөрвөөс таван өөр Si чиглэлийг багтаасан.
3. Үр дүн ба хэлэлцүүлэг
Төрөл бүрийн Si суурь дээр ургуулсан 3C-SiC давхаргын морфологи (Зураг 1) нь гадаргуугийн онцлог болон барзгар байдлыг харуулсан. Харааны хувьд Si(100), (211), (311), (553), болон (995) дээр ургуулсан дээжүүд толин тусгал мэт харагдаж байсан бол зарим нь сүүн ((331), (510))-аас бүдэг ((110), (111) хүртэл хэлбэлзэж байв. Хамгийн гөлгөр гадаргууг (хамгийн нарийн бичил бүтцийг харуулсан) (100)2°-аас доош болон (995) суурь дээр авсан. Гайхалтай нь, бүх давхаргууд, түүний дотор ихэвчлэн стрессд өртөмтгий 3C-SiC(111)-ийг хөргөсний дараа хагараагүй хэвээр байв. Хязгаарлагдмал дээжийн хэмжээ нь хагарлаас сэргийлсэн байж болох ч зарим дээжүүд хуримтлагдсан дулааны стрессээс болж оптик микроскопоор 1000× томруулалтаар нугаралт (төвөөс ирмэг хүртэл 30-60 мкм хазайлт) илрүүлж болохуйц байв. Si(111), (211), болон (553) суурь дээр ургуулсан өндөр нугарсан давхаргууд нь суналтын хэв гажилтыг илтгэсэн хотгор хэлбэртэй байсан тул талст зүйн чиглэлтэй уялдуулахын тулд цаашид туршилтын болон онолын ажил хийх шаардлагатай болсон.
Зураг 1-т өөр өөр чиглэлтэй Si суурь дээр ургуулсан 3C-SC давхаргын XRD болон AFM (20×20 μm2-д сканнердах) үр дүнг нэгтгэн харуулав.
Атомын хүчний микроскоп (AFM) зургууд (Зураг 2) нь оптик ажиглалтыг баталгаажуулсан. Дундаж квадрат (RMS) утга нь (100)2° зайтай ба (995) суурь дээр хамгийн гөлгөр гадаргууг баталгаажуулсан бөгөөд 400-800 нм хажуугийн хэмжээстэй үр тариа хэлбэртэй бүтэцтэй байв. (110)-аар ургуулсан давхарга нь хамгийн барзгар байсан бол хааяа хурц хил хязгаартай сунасан ба/эсвэл зэрэгцээ шинж чанарууд нь бусад чиглэлд гарч ирсэн ((331), (510)). Рентген дифракцийн (XRD) θ-2θ сканнер (Хүснэгт 1-д нэгтгэн харуулав) нь Миллерийн индекс багатай суурь дээр амжилттай гетероэпитакси илэрсэн боловч Si(110) нь поликристал чанарыг илтгэх холимог 3C-SiC(111) ба (110) оргилуудыг харуулсан. Энэхүү чиглэлийн холимогийг өмнө нь Si(110)-д мэдээлсэн боловч зарим судалгаагаар (111)-чиглэлтэй 3C-SiC-ийг онцгойлон ажигласан нь өсөлтийн нөхцөл байдлыг оновчтой болгох нь чухал болохыг харуулж байна. Миллерийн индексүүд ≥5 ((510), (553), (995))-ийн хувьд стандарт θ-2θ тохиргоонд XRD оргилууд илрээгүй, учир нь эдгээр өндөр индекстэй хавтгайнууд нь энэ геометрт дифракцгүй байдаг. Бага индекстэй 3C-SiC оргилууд байхгүй (жишээ нь, (111), (200)) нь дан талст өсөлтийг харуулж байгаа бөгөөд бага индекстэй хавтгайгаас дифракцийг илрүүлэхийн тулд дээжийг хазайлгах шаардлагатай болдог.
Зураг 2-т CFC талстын бүтэц доторх хавтгай өнцгийн тооцооллыг харуулав.
Өндөр индекс ба бага индекстэй хавтгайнуудын хоорондох тооцоолсон талст зүйн өнцөг (Хүснэгт 2) нь их хэмжээний буруу чиглэлийг (>10°) харуулсан бөгөөд энэ нь стандарт θ-2θ сканнерд байхгүй байгааг тайлбарлаж байна. Тиймээс туйлын дүрсийн шинжилгээг (995) чиглэлтэй дээжинд ер бусын мөхлөгт морфологи (багана хэлбэрийн өсөлт эсвэл ихэрлэлтээс үүдэлтэй байж болзошгүй) болон бага барзгар байдлаас шалтгаалан хийсэн. Si суурь ба 3C-SiC давхаргын (111) туйлын дүрсүүд (Зураг 3) бараг ижил байсан нь ихэрлэлтгүйгээр эпитаксиал өсөлтийг баталгаажуулсан. Төв цэг нь χ≈15° дээр гарч ирсэн нь онолын (111)-(995) өнцөгтэй тохирч байна. Хүлээгдэж буй байрлалд гурван тэгш хэмтэй тэнцүү цэг гарч ирсэн (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° ба 33.6°), гэхдээ χ=62°/φ=93.3° дээрх урьдчилан таамаглаагүй сул цэгийг цаашид судлах шаардлагатай байна. φ-скан дахь толбоны өргөнөөр үнэлэгдсэн талстын чанар нь ирээдүйтэй харагдаж байгаа ч тоон үзүүлэлтийг тодорхойлоход хадалтын муруйн хэмжилт шаардлагатай байна. (510) ба (553) дээжийн туйлын тоон үзүүлэлтүүдийг тэдгээрийн таамагласан эпитаксиал шинж чанарыг баталгаажуулахын тулд дуусгах шаардлагатай хэвээр байна.
Зураг 3-т (995) чиглэлтэй дээжинд бичигдсэн XRD оргил диаграммыг харуулсан бөгөөд энэ нь Si суурь (a) болон 3C-SiC давхаргын (b) (111) хавтгайг харуулж байна.
4. Дүгнэлт
Гетероэпитаксиал 3C-SiC өсөлт нь (110)-аас бусад ихэнх Si чиглэлд амжилттай болсон бөгөөд энэ нь поликристал материал үүсгэсэн. Si(100)2°-ээс хол ба (995) суурь нь хамгийн гөлгөр давхаргыг үүсгэсэн (RMS <1 нм), харин (111), (211), болон (553) нь мэдэгдэхүйц нугаралт (30-60 μм) үзүүлсэн. Өндөр индекстэй суурь нь θ-2θ оргил байхгүй тул эпитаксисыг баталгаажуулахын тулд дэвшилтэт XRD шинж чанарыг (жишээ нь, туйлын дүрслэл) шаарддаг. Үргэлжилж буй ажилд хазайлтын муруйн хэмжилт, Раманы стрессийн шинжилгээ, энэхүү хайгуулын судалгааг дуусгахын тулд нэмэлт өндөр индекстэй чиглэл рүү өргөжүүлэх зэрэг орно.
Босоо интеграцчилалтай үйлдвэрлэгчийн хувьд XKH нь цахиурын карбидын суурь материалын цогц багцаар мэргэжлийн захиалгат боловсруулалтын үйлчилгээ үзүүлдэг бөгөөд 2 инчээс 12 инч хүртэлх диаметртэй 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, болон 3C-SiC зэрэг стандарт болон тусгай төрлүүдийг санал болгодог. Кристалл ургалт, нарийн боловсруулалт, чанарын баталгаажуулалтын чиглэлээрх бидний цогц туршлага нь цахилгаан электроник, RF болон шинээр гарч ирж буй хэрэглээнд зориулсан тусгай шийдлүүдийг баталгаажуулдаг.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 8-р сарын 8