1. Utangulizi
Licha ya miongo kadhaa ya utafiti, heteroepitaxial 3C-SiC iliyokuzwa kwenye substrates za silicon bado haijapata ubora wa kutosha wa fuwele kwa matumizi ya kielektroniki ya viwandani. Ukuaji kwa kawaida hufanywa kwenye viunga vidogo vya Si(100) au Si(111), kila moja ikiwasilisha changamoto mahususi: vikoa vya kupambana na awamu kwa (100) na kupasuka kwa (111). Ingawa filamu zenye mwelekeo wa [111] zinaonyesha sifa za kuahidi kama vile kupungua kwa msongamano wa kasoro, umbile la uso ulioboreshwa, na mkazo wa chini, mielekeo mbadala kama vile (110) na (211) hubakia kutochunguzwa. Data iliyopo inapendekeza kwamba hali bora zaidi za ukuaji zinaweza kuwa mwelekeo mahususi, unaotatiza uchunguzi wa kimfumo. Hasa, matumizi ya substrates za juu-Miller-index Si (kwa mfano, (311), (510)) kwa heteroepitaxy ya 3C-SiC haijawahi kuripotiwa, na kuacha nafasi kubwa ya utafiti wa uchunguzi juu ya taratibu za ukuaji zinazotegemea mwelekeo.
2. Majaribio
Tabaka za 3C-SiC ziliwekwa kupitia uwekaji wa kemikali ya shinikizo la angahewa (CVD) kwa kutumia gesi za awali za SiH4/C3H8/H2. Sehemu ndogo zilikuwa 1 cm² Si kaki zenye mielekeo mbalimbali: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), na (995). Substrates zote zilikuwa kwenye mhimili isipokuwa kwa (100), ambapo kaki zilizokatwa 2° zilijaribiwa zaidi. Usafishaji wa kabla ya ukuaji ulihusisha uondoaji mafuta wa ultrasonic katika methanoli. Itifaki ya ukuaji ilijumuisha uondoaji wa oksidi asili kupitia uwekaji wa H2 kwa 1000°C, ikifuatwa na mchakato wa kawaida wa hatua mbili: uwekaji mafuta kwa dakika 10 kwa 1165°C na 12 sccm C3H8, kisha epitaksi kwa dakika 60 kwa 1350°C (C/Si uwiano = 4) kwa kutumia 2sccm 8 Siccm 8 = 4) kwa kutumia 2 sccm C3H4 na 1.5 sccm 8 C3H8. Kila mwendo wa ukuaji ulijumuisha mielekeo minne hadi mitano tofauti ya Si, na angalau kaki moja ya marejeleo (100).
3. Matokeo na Majadiliano
Mofolojia ya tabaka za 3C-SiC zilizokuzwa kwenye substrates mbalimbali za Si (Kielelezo 1) zilionyesha vipengele tofauti vya uso na ukali. Kwa mwonekano, sampuli zilizokuzwa kwenye Si(100), (211), (311), (553), na (995) zilionekana kama kioo, huku zingine zikiwa za milky ((331), (510)) hadi wepesi ((110), (111)). Nyuso laini zaidi (zinazoonyesha muundo mdogo zaidi) zilipatikana kwa (100)2° off na (995) substrates. Ajabu, tabaka zote zilibaki bila nyufa baada ya kupoa, ikijumuisha 3C-SiC(111) inayokabiliwa na mkazo. Saizi ndogo ya sampuli inaweza kuwa imezuia kupasuka, ingawa baadhi ya sampuli zilionyesha kuinama (mchepuko wa 30-60 μm kutoka katikati hadi ukingo) unaoweza kutambulika chini ya hadubini ya macho kwa ukuzaji wa 1000× kutokana na mkazo wa mafuta uliokusanyika. Safu zilizoinama sana zilizokuzwa kwenye Si(111), (211), na (553) substrates zilionyesha maumbo ya msukosuko yanayoonyesha mvutano wa hali ya juu, inayohitaji kazi zaidi ya majaribio na ya kinadharia ili kuwiana na mwelekeo wa fuwele.
Kielelezo cha 1 kinatoa muhtasari wa matokeo ya XRD na AFM (kuchanganua kwa 20×20 μ m2) ya tabaka za 3C-SC zinazokuzwa kwenye substrates za Si zenye mielekeo tofauti.
Picha za hadubini ya nguvu ya atomiki (AFM) (Kielelezo 2) zilithibitisha uchunguzi wa macho. Thamani za Root-mean-square (RMS) zilithibitisha nyuso nyororo zaidi kwenye (100)2° off na (995) substrates, zinazoangazia miundo inayofanana na nafaka yenye vipimo vya kando vya nm 400-800. Safu ya (110) iliyokua ndiyo ilikuwa mbaya zaidi, ilhali vipengele vilivyorefushwa na/au sambamba vilivyo na mipaka mikali ya mara kwa mara vilionekana katika mielekeo mingine ((331), (510)). Utaftaji wa X-ray (XRD) θ-2θ scans (iliyofupishwa katika Jedwali la 1) ilifunua heteroepitaksia iliyofaulu kwa substrates za faharasa ya chini ya Miller, isipokuwa Si(110) ambayo ilionyesha kilele cha 3C-SiC(111) na (110) kilichochanganyika kinachoonyesha upolicrystallinity. Uchanganyiko huu wa mwelekeo umeripotiwa hapo awali kwa Si(110), ingawa baadhi ya tafiti zilizingatiwa 3C-SiC zenye mwelekeo wa kipekee (111), kupendekeza uboreshaji wa hali ya ukuaji ni muhimu. Kwa fahirisi za Miller ≥5 ((510), (553), (995)), hakuna vilele vya XRD vilivyogunduliwa katika usanidi wa kawaida wa θ-2θ kwa kuwa ndege hizi za faharasa ya juu hazitofautiani katika jiometri hii. Kutokuwepo kwa viwango vya chini vya viwango vya 3C-SiC (kwa mfano, (111), (200)) kunaonyesha ukuaji wa fuwele moja, inayohitaji kuinamisha sampuli ili kugundua tofauti kutoka kwa ndege za chini.
Mchoro wa 2 unaonyesha hesabu ya pembe ya ndege ndani ya muundo wa fuwele wa CFC.
Pembe za fuwele zilizokokotolewa kati ya faharasa ya juu na ndege za faharasa ya chini (Jedwali 2) zilionyesha mielekeo mikubwa (>10°), ikieleza kutokuwepo kwao katika michanganuo ya kawaida ya θ-2θ. Kwa hivyo uchanganuzi wa takwimu za nguzo ulifanywa kwenye sampuli yenye mwelekeo wa (995) kutokana na mofolojia yake isiyo ya kawaida ya punjepunje (uwezekano kutoka kwa ukuaji wa safu au kuungana) na ukali wa chini. Takwimu (111) za pole (Mchoro 3) kutoka kwa substrate ya Si na safu ya 3C-SiC zilikuwa karibu kufanana, kuthibitisha ukuaji wa epitaxial bila kuunganisha. Sehemu ya kati ilionekana kwa χ≈15°, inayolingana na pembe ya kinadharia (111)-(995). Madoa matatu yanayolingana na ulinganifu yalionekana katika nafasi zilizotarajiwa (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° na 33.6°), ingawa sehemu dhaifu isiyotabiriwa katika χ=62°/φ=93.3° inahitaji uchunguzi zaidi. Ubora wa fuwele, unaotathminiwa kupitia upana wa doa katika φ-skani, inaonekana kuwa ya kutegemewa, ingawa vipimo vya miindo ya kutikisa vinahitajika kwa ajili ya kukadiria. Takwimu za pole za (510) na (553) sampuli zinasalia kukamilika ili kuthibitisha asili yao ya epitaxial inayodhaniwa.
Kielelezo cha 3 kinaonyesha mchoro wa kilele wa XRD uliorekodiwa kwenye sampuli inayoelekezwa (995), ambayo inaonyesha ndege (111) za sehemu ndogo ya Si (a) na safu ya 3C-SiC (b).
4. Hitimisho
Ukuaji wa Heteroepitaxial 3C-SiC ulifaulu kwa mielekeo mingi ya Si isipokuwa (110), ambayo ilitoa nyenzo za polycrystalline. Si(100)2° off na (995) substrates zilitoa tabaka laini zaidi (RMS <1 nm), huku (111), (211), na (553) zilionyesha kuinama kwa maana (30-60 μm). Sehemu ndogo za faharasa ya juu zinahitaji sifa za hali ya juu za XRD (kwa mfano, takwimu za nguzo) ili kuthibitisha epitaksi kutokana na kutokuwepo kwa vilele vya θ-2θ. Kazi inayoendelea ni pamoja na vipimo vya mkunjo, uchanganuzi wa mafadhaiko ya Raman, na upanuzi wa mielekeo ya ziada ya faharasa ya juu ili kukamilisha utafiti huu wa uchunguzi.
Kama mtengenezaji aliyeunganishwa kiwima, XKH hutoa huduma za kitaalamu za usindikaji zilizobinafsishwa na kwingineko pana ya substrates za silicon carbide, zinazotoa aina za kawaida na maalum ikiwa ni pamoja na 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, na 3C-SiC, zinazopatikana katika kipenyo kutoka inchi 2 hadi 12-inch. Utaalam wetu wa mwisho hadi mwisho katika ukuaji wa fuwele, uchakataji kwa usahihi, na uhakikisho wa ubora huhakikisha masuluhisho yanayolengwa ya vifaa vya kielektroniki vya umeme, RF, na programu zinazoibuka.
Muda wa kutuma: Aug-08-2025