1. Giriş
Onýyllyklaryň dowamynda geçirilen gözleglere garamazdan, kremniniň aşaky gatlaklarynda ösdürilip ýetişdirilen heteroepitaksial 3C-SiC entek senagat elektroniki goşundylary üçin ýeterlik kristal hiline ýetip bilmedi. Ösüş, adatça, Si (100) ýa-da Si (111) substratlarda amala aşyrylýar, hersi aýratyn kynçylyklary ýüze çykarýar: (100) üçin faza garşy domenler we (111) döwmek. [111] ugrukdyrylan filmlerde kemçilikleriň dykyzlygynyň peselmegi, ýerüsti morfologiýanyň gowulaşmagy we pes stres ýaly geljegi uly aýratynlyklary görkezýän hem bolsa, (110) we (211) ýaly alternatiw ugurlar kän bir düşünilmeýär. Bar bolan maglumatlar, optimal ösüş şertleriniň yzygiderli derňewi çylşyrymlaşdyryp biljekdigini görkezýär. Ceri gelende aýtsak, 3C-SiC heteroepitaksi üçin has ýokary Miller-indeks Si substratlarynyň (mysal üçin (311), (510)) ulanylyşy hiç wagt habar berilmedi, bu ugurlara bagly ösüş mehanizmleri boýunça gözleg işlerine möhüm ýer galdyrdy.
2. Synag
3C-SiC gatlaklary, SiH4 / C3H8 / H2 prekursor gazlaryny ulanyp, atmosfera basyşly himiki bug çökdürilmegi (CVD) arkaly goýuldy. Substratlar dürli ugry bolan 1 sm² Si wafli: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553) we (995). (100) -den başga ähli substratlar okda bolup, 2 ° kesilen wafli goşmaça synag edildi. Ösüşden öňki arassalaýyş metanolda ultrases peselmegini öz içine alýardy. Ösüş protokoly, H2 annealizasiýa arkaly 1000 ° C-de ýerli oksidi aýyrmagy, soňra bolsa iki basgançakly prosesi öz içine alýar: 12 sm C3H8 bilen 1165 ° C-de 10 minut karburizasiýa, soň bolsa 1350 ° C (C / Si gatnaşygy = 4) 1,5 scm SiH4 we 2 sccm C3H8 ulanyp. Her ösüş ösüşinde azyndan bir (100) salgylanma wafli bolan dört-bäş dürli Si ugry bar.
3. Netijeler we çekişme
Dürli Si substratlarynda ösdürilip ýetişdirilen 3C-SiC gatlaklarynyň morfologiýasy (1-nji surat) aýratyn ýerüsti aýratynlyklaryny we gödekligini görkezdi. Görnüşe görä, Si (100), (211), (311), (553) we (995) -de ösdürilip ýetişdirilen nusgalar aýna ýaly görünýär, beýlekileri süýtli ((331), (510)) reňkli (110), (111)). Iň ýumşak ýüzler (iň oňat mikrostrukturany görkezýär) (100) 2 ° off we (995) substratlarda alyndy. Ingeri gelende aýtsak, sowadylandan soň ähli gatlaklar, adatça stresli 3C-SiC (111) -ni öz içine alýar. Çäklendirilen nusga ölçegi, ýygnanan ýylylyk stresleri sebäpli 1000 × ulalanda optiki mikroskopiýa arkaly kesgitlenip bilinýän (merkezden gyrasyna 30-60 mk deflýasiýa) görkezilse-de, ýarylmagynyň öňüni alyp biler. Si (111), (211) we (553) substratlarda ösdürilip ýetişdirilen gaty egilen gatlaklar, dartyş güýjüni görkezýän konkaw şekilleri görkezýär, kristalografiki ugur bilen arabaglanyşyk üçin has köp synag we teoretiki işleri talap edýär.
1-nji suratda dürli ugurly Si substratlarynda ösdürilip ýetişdirilen 3C-SC gatlaklarynyň XRD we AFM (20 × 20 μ m2 skaner) netijeleri jemlenendir.
Atom güýji mikroskopiýasy (AFM) şekilleri (2-nji surat) optiki gözegçilikleri tassyklady. Kök ortaça kwadrat (RMS) bahalary (100) 2 ° off we (995) substratlardaky iň ýumşak ýüzleri tassyklady, 400-800 nm gapdal ölçegli däne meňzeş gurluşlary görkezýär. (110) ösen gatlak iň çylşyrymlydy, uzyn we / ýa-da wagtal-wagtal ýiti araçäkleri bolan parallel aýratynlyklar beýleki ugurlarda ýüze çykdy ((331), (510)). Rentgen difraksiýasy (XRD) θ-2θ skanerler (1-nji tablisada jemlenendir) polikristallylygy görkezýän 3C-SiC (111) we (110) pikleri görkezýän Si (110) -dan başga, Miller-indeks substratlary üçin üstünlikli heteroepitaksi ýüze çykardy. Bu ugry garyşdyrmak öň Si (110) üçin habar berlipdi, ýöne käbir gözleglerde eksklýuziw (111) ugurly 3C-SiC syn edilip, ösüş ýagdaýynyň optimizasiýasynyň möhümdigini görkezýär. Miller indeksleri ≥5 ((510), (553), (995)) üçin standart θ-2θ konfigurasiýasynda hiç hili XRD pikiri tapylmady, sebäbi bu ýokary indeksli uçarlar bu geometriýada tapawutlanmaýar. Pes indeksli 3C-SiC pikleriň ýoklugy (meselem, (111), (200)) pes indeksli uçarlardan difraksiýany ýüze çykarmak üçin nusga egilmegini talap edip, bir kristally ösüşi görkezýär.
2-nji suratda CFC kristal gurluşynyň içinde tekizlik burçunyň hasaplamasy görkezilýär.
Indexokary indeksli we pes indeksli uçarlaryň arasynda hasaplanan kristalografiki burçlar (2-nji tablisa) standart θ-2θ skanerlerde ýoklugyny düşündirip, uly ýalňyşlyklary görkezdi (> 10 °). Şonuň üçin polýus şekiliniň derňewi adaty bolmadyk granulýar morfologiýasy (sütüniň ösmeginden ýa-da ekizlenmeginden) we pes gödekligi sebäpli (995) ugrukdyrylan nusgada geçirildi. Si substratyndan we 3C-SiC gatlagyndan (111) polýus şekilleri birmeňzeş bolup, epitaksial ösmegini tassyklaýar. Merkezi nokat teoretiki (111) - (995) burçuna laýyk gelýän χ≈15 ° -de peýda boldy. Garaşylýan ýerlerde üç sany simmetriýa ekwiwalent nokat peýda boldy (χ = 56.2 ° / φ = 269.4 °, χ = 79 ° / φ = 146,7 ° we 33,6 °), ýöne χ = 62 ° / φ = 93.3 ° derejesinde garaşylmadyk gowşak ýer has köp derňewi talap edýär. Φ skanerlerde nokat giňligi bilen bahalandyrylýan kristal hili, geljegi uly bolup görünýär, ýöne mukdar üçin daş egri ölçegleri zerurdyr. (510) we (553) nusgalar üçin polýus sanlary, çak edilýän epitaksial häsiýetini tassyklamak üçin gutarmaly.
3-nji suratda Si substratyň (a) we 3C-SiC gatlagynyň (b) uçarlaryny görkezýän (995) gönükdirilen nusgada ýazylan XRD pik diagrammasy görkezilýär.
4. Netije
Geteroepitaksial 3C-SiC ösüşi, polikristally material berýän (110) -dan başga Si ugurlarynyň köpüsinde üstünlik gazandy. Si (100) 2 ° off we (995) substratlar iň ýumşak gatlaklary (RMS <1 nm) öndürdi, (111), (211) we (553) ep-esli egilmek görkezdi (30-60 μm). Indexokary derejeli substratlar θ-2θ pikleriň ýoklugy sebäpli epitaksiýany tassyklamak üçin ösen XRD häsiýetnamasyny (mysal üçin polýus şekilleri) talap edýär. Dowam edýän işler, egri egri ölçegleri, Raman stres derňewini we bu gözleg işini tamamlamak üçin goşmaça ýokary indeks ugurlaryna giňelmegi öz içine alýar.
Dikligine birleşdirilen öndüriji hökmünde XKH, 2 dýuýmdan 12 dýuýma çenli diametri bar bolan 4H / 6H-N, 4H-Semi, 4H / 6H-P we 3C-SiC ýaly standart we ýöriteleşdirilen görnüşleri hödürleýän kremniy karbid substratlarynyň giňişleýin portfeli bilen ýöriteleşdirilen gaýtadan işlemek hyzmatlaryny hödürleýär. Kristal ösüş, takyk işlemek we hiliň kepili boýunça ahyrky tejribämiz, elektrik elektronikasy, RF we ýüze çykýan amaly programmalar üçin ýörite çözgütleri üpjün edýär.
Iş wagty: Awgust-08-2025