Eerstens, die struktuur en eienskappe van SiC kristal.
SiC is 'n binêre verbinding wat gevorm word deur Si element en C element in 1:1 verhouding, dit wil sê, 50% silikon (Si) en 50% koolstof (C), en sy basiese strukturele eenheid is SI-C tetraëder.
Skematiese diagram van silikonkarbied-tetraëderstruktuur
Si-atome is byvoorbeeld groot in deursnee, gelykstaande aan 'n appel, en C-atome is klein in deursnee, gelykstaande aan 'n lemoen, en 'n gelyke aantal lemoene en appels word saamgestapel om 'n SiC-kristal te vorm.
SiC is 'n Binêre verbinding, waarin die Si-Si-bindingatoomspasiëring 3.89 A is, hoe om hierdie spasiëring te verstaan?Tans het die mees uitstekende litografiemasjien op die mark 'n litografie-akkuraatheid van 3nm, wat 'n afstand van 30A is, en die litografie-akkuraatheid is 8 keer dié van die atoomafstand.
Die Si-Si-bindingsenergie is 310 kJ/mol, so jy kan verstaan dat die bindingsenergie die krag is wat hierdie twee atome uitmekaar trek, en hoe groter die bindingsenergie, hoe groter die krag wat jy nodig het om uitmekaar te trek.
Si-atome is byvoorbeeld groot in deursnee, gelykstaande aan 'n appel, en C-atome is klein in deursnee, gelykstaande aan 'n lemoen, en 'n gelyke aantal lemoene en appels word saamgestapel om 'n SiC-kristal te vorm.
SiC is 'n Binêre verbinding, waarin die Si-Si-bindingatoomspasiëring 3.89 A is, hoe om hierdie spasiëring te verstaan?Tans het die mees uitstekende litografiemasjien op die mark 'n litografie-akkuraatheid van 3nm, wat 'n afstand van 30A is, en die litografie-akkuraatheid is 8 keer dié van die atoomafstand.
Die Si-Si-bindingsenergie is 310 kJ/mol, so jy kan verstaan dat die bindingsenergie die krag is wat hierdie twee atome uitmekaar trek, en hoe groter die bindingsenergie, hoe groter die krag wat jy nodig het om uitmekaar te trek.
Skematiese diagram van silikonkarbied-tetraëderstruktuur
Si-atome is byvoorbeeld groot in deursnee, gelykstaande aan 'n appel, en C-atome is klein in deursnee, gelykstaande aan 'n lemoen, en 'n gelyke aantal lemoene en appels word saamgestapel om 'n SiC-kristal te vorm.
SiC is 'n Binêre verbinding, waarin die Si-Si-bindingatoomspasiëring 3.89 A is, hoe om hierdie spasiëring te verstaan?Tans het die mees uitstekende litografiemasjien op die mark 'n litografie-akkuraatheid van 3nm, wat 'n afstand van 30A is, en die litografie-akkuraatheid is 8 keer dié van die atoomafstand.
Die Si-Si-bindingsenergie is 310 kJ/mol, so jy kan verstaan dat die bindingsenergie die krag is wat hierdie twee atome uitmekaar trek, en hoe groter die bindingsenergie, hoe groter die krag wat jy nodig het om uitmekaar te trek.
Si-atome is byvoorbeeld groot in deursnee, gelykstaande aan 'n appel, en C-atome is klein in deursnee, gelykstaande aan 'n lemoen, en 'n gelyke aantal lemoene en appels word saamgestapel om 'n SiC-kristal te vorm.
SiC is 'n Binêre verbinding, waarin die Si-Si-bindingatoomspasiëring 3.89 A is, hoe om hierdie spasiëring te verstaan?Tans het die mees uitstekende litografiemasjien op die mark 'n litografie-akkuraatheid van 3nm, wat 'n afstand van 30A is, en die litografie-akkuraatheid is 8 keer dié van die atoomafstand.
Die Si-Si-bindingsenergie is 310 kJ/mol, so jy kan verstaan dat die bindingsenergie die krag is wat hierdie twee atome uitmekaar trek, en hoe groter die bindingsenergie, hoe groter die krag wat jy nodig het om uitmekaar te trek.
Ons weet dat elke stof uit atome bestaan, en die struktuur van 'n kristal is 'n gereelde rangskikking van atome, wat 'n langafstand-orde genoem word, soos die volgende.Die kleinste kristaleenheid word 'n sel genoem, as die sel 'n kubieke struktuur is, word dit 'n diggepakte kubieke struktuur genoem, en die sel is 'n seskantige struktuur, word dit 'n diggepakte seskantige struktuur genoem.
Algemene SiC-kristaltipes sluit in 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC, ens. Hul stapelvolgorde in die c-asrigting word in die figuur getoon.
Onder hulle is die basiese stapelvolgorde van 4H-SiC ABCB... ;Die basiese stapelvolgorde van 6H-SiC is ABCACB... ;Die basiese stapelvolgorde van 15R-SiC is ABCACBCABACABCB... .
Dit kan gesien word as 'n baksteen om 'n huis te bou, sommige van die huisstene het drie maniere om dit te plaas, sommige het vier maniere om dit te plaas, sommige het ses maniere.
Die basiese selparameters van hierdie algemene SiC-kristaltipes word in die tabel getoon:
Wat beteken a, b, c en hoeke?Die struktuur van die kleinste eenheidsel in 'n SiC-halfgeleier word soos volg beskryf:
In die geval van dieselfde sel, sal die kristalstruktuur ook anders wees, dit is soos ons die lotery koop, die wennommer is 1, 2, 3, jy het 1, 2, 3 drie nommers gekoop, maar as die nommer gesorteer is anders is die wenbedrag anders, dus kan die nommer en die volgorde van dieselfde kristal dieselfde kristal genoem word.
Die volgende figuur toon die twee tipiese stapelmodusse, net die verskil in die stapelmodus van die boonste atome, die kristalstruktuur is anders.
Die kristalstruktuur wat deur SiC gevorm word, is sterk verwant aan temperatuur.Onder die werking van 'n hoë temperatuur van 1900 ~ 2000 ℃, sal 3C-SiC stadig omskep in seskantige SiC polivorm soos 6H-SiC as gevolg van sy swak strukturele stabiliteit.Dit is juis as gevolg van die sterk korrelasie tussen die waarskynlikheid van vorming van SiC-polimorfe en temperatuur, en die onstabiliteit van 3C-SiC self, is die groeitempo van 3C-SiC moeilik om te verbeter, en die voorbereiding is moeilik.Die seskantige stelsel van 4H-SiC en 6H-SiC is die algemeenste en makliker om voor te berei, en word wyd bestudeer weens hul eie eienskappe.
Die bindingslengte van SI-C-binding in SiC-kristal is slegs 1.89A, maar die bindingsenergie is so hoog as 4.53eV.Daarom is die energievlakgaping tussen die bindingstoestand en die anti-bindingstoestand baie groot, en 'n wye bandgaping kan gevorm word, wat 'n paar keer dié van Si en GaAs is.Die hoër bandgapingwydte beteken dat die hoë-temperatuur kristalstruktuur stabiel is.Die gepaardgaande kragelektronika kan die kenmerke van stabiele werking by hoë temperature en vereenvoudigde hitte-afvoerstruktuur besef.
Die stywe binding van die Si-C-binding maak dat die rooster 'n hoë vibrasiefrekwensie het, dit wil sê 'n hoë-energie-fonon, wat beteken dat die SiC-kristal 'n hoë versadigde elektronmobiliteit en termiese geleidingsvermoë het, en die verwante krag elektroniese toestelle het 'n hoër skakelspoed en betroubaarheid, wat die risiko van oorverhitting van die toestel verminder.Daarbenewens laat die hoër afbreekveldsterkte van SiC dit toe om hoër dopingkonsentrasies te bereik en laer aan-weerstand te hê.
Tweedens, die geskiedenis van SiC kristalontwikkeling
In 1905 het dr. Henri Moissan 'n natuurlike SiC-kristal in die krater ontdek, wat hy gevind het soos 'n diamant lyk en dit die Mosan-diamant genoem.
Trouens, so vroeg as 1885 het Acheson SiC verkry deur koks met silika te meng en dit in 'n elektriese oond te verhit.Destyds het mense dit as 'n mengsel van diamante beskou en dit amaril genoem.
In 1892 het Acheson die sinteseproses verbeter, hy het kwartssand, kooks, 'n klein hoeveelheid houtskyfies en NaCl gemeng en dit in 'n elektriese boogoond tot 2700 ℃ verhit, en skubberige SiC-kristalle suksesvol verkry.Hierdie metode van sintetisering van SiC-kristalle staan bekend as die Acheson-metode en is steeds die hoofstroommetode om SiC-skuurmiddels in die industrie te vervaardig.As gevolg van die lae suiwerheid van sintetiese grondstowwe en rowwe sinteseproses, produseer Acheson-metode meer SiC-onsuiwerhede, swak kristalintegriteit en klein kristaldeursnee, wat moeilik is om aan die vereistes van die halfgeleierindustrie te voldoen vir groot grootte, hoë suiwerheid en hoë -kwaliteit kristalle, en kan nie gebruik word om elektroniese toestelle te vervaardig nie.
Lely van Philips Laboratory het 'n nuwe metode vir die groei van SiC-enkelkristalle voorgestel in 1955. In hierdie metode word grafiet-kroes as die groeivat gebruik, SiC-poeierkristal word gebruik as die grondstof vir die groei van SiC-kristal, en poreuse grafiet word gebruik om te isoleer 'n hol area vanaf die middel van die groeiende grondstof.Wanneer dit groei, word die grafiet-smeltkroes verhit tot 2500 ℃ onder die atmosfeer van Ar of H2, en die perifere SiC-poeier word gesublimeer en in Si- en C-dampfase-stowwe ontbind, en die SiC-kristal word in die middelste hol area na die gas gegroei. vloei word deur die poreuse grafiet oorgedra.
Derde, SiC kristal groei tegnologie
Die enkelkristalgroei van SiC is moeilik weens sy eie eienskappe.Dit is hoofsaaklik te wyte aan die feit dat daar geen vloeistoffase is met 'n stoïgiometriese verhouding van Si: C = 1:1 by atmosferiese druk nie, en dit kan nie gekweek word deur die meer volwasse groeimetodes wat deur die huidige hoofstroomgroeiproses van die halfgeleier gebruik word nie. industrie - cZ metode, vallende smeltkroes metode en ander metodes.Volgens teoretiese berekening, slegs wanneer die druk groter as 10E5atm is en die temperatuur hoër as 3200 ℃ is, kan die stoïgiometriese verhouding van Si: C = 1:1 oplossing verkry word.Ten einde hierdie probleem te oorkom, het wetenskaplikes onophoudelike pogings aangewend om verskeie metodes voor te stel om hoë kristalgehalte, groot grootte en goedkoop SiC-kristalle te verkry.Op die oomblik is die hoofmetodes PVT-metode, vloeistoffase-metode en hoë-temperatuur damp chemiese afsetting metode.
Postyd: Jan-24-2024