Por que o 3C-SIC se destaca entre muitos polimorfos do SiC? - Vetek Semicondutor

O fundo deSic

Carboneto de silício (sic)é um importante material semicondutor de precisão de ponta. Devido à sua boa resistência à alta temperatura, resistência à corrosão, resistência ao desgaste, propriedades mecânicas de alta temperatura, resistência a oxidação e outras características, possui amplas perspectivas de aplicação em campos de alta tecnologia, como semicondutores, energia nuclear, defesa nacional e tecnologia espacial.

Até agora, mais de 200Estruturas de cristal sicforam confirmados, os principais tipos são hexagonais (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) e cúbico 3C-SIC. Entre eles, as características estruturais equiaxadas do 3C-SIC determinam que esse tipo de pó possui melhor esfericidade natural e características de empilhamento densas que o α-SiC, por isso tem melhor desempenho na moagem de precisão, produtos de cerâmica e outros campos. Atualmente, várias razões levaram à falha do excelente desempenho de novos materiais 3C-SIC para obter aplicações industriais em larga escala.

Entre muitos polióticos do SiC, o 3C-SIC é o único polytype cúbico, também conhecido como β-SIC. Nesta estrutura cristalina, existem átomos de Si e C existem na treliça em uma proporção individual, e cada átomo é cercado por quatro átomos heterogêneos, formando uma unidade estrutural tetraédrica com fortes ligações covalentes. A característica estrutural do 3C-SIC é que as camadas diatômicas Si-C são dispostas repetidamente na ordem de ABC-ABC-… e cada célula unitária contém três dessas camadas diatômicas, que é chamada de representação C3; A estrutura cristalina do 3C-SIC é mostrada na figura abaixo:

Atualmente, o Silicon (SI) é o material semicondutor mais usado para dispositivos de energia. No entanto, devido ao desempenho do SI, os dispositivos de energia baseados em silício são limitados. Comparado com 4H-SIC e 6H-SIC, o 3C-SIC possui a maior mobilidade teórica da temperatura ambiente (1000 cm · v^-1· S^-1) e tem mais vantagens nos aplicativos de dispositivos MOS. Ao mesmo tempo, o 3C-SIC também possui excelentes propriedades, como alta tensão de ruptura, boa condutividade térmica, alta dureza, largura de banda, resistência a alta temperatura e resistência à radiação. 

Portanto, tem um grande potencial em eletrônica, optoeletrônica, sensores e aplicações sob condições extremas, promovendo o desenvolvimento e a inovação de tecnologias relacionadas e mostrando amplo potencial de aplicação em muitos campos:

Primeiro: especialmente em ambientes de alta tensão, alta frequência e alta temperatura, a alta tensão de ruptura e a alta mobilidade de elétrons do 3C-SIC tornam-a uma escolha ideal para dispositivos de potência de fabricação, como o MOSFET. 

Segundo: A aplicação do 3C-SIC em nanoeletrônicos e sistemas microeletromecânicos (MEMS) se beneficia de sua compatibilidade com a tecnologia de silício, permitindo a fabricação de estruturas em nanoescala, como nanoeletrônicas e dispositivos nanoeletromecânicos. 

Terceiro: como um amplo material semicondutor de banda de banda, o 3C-SIC é adequado para a fabricação de diodos emissores de luz azul (LEDs). Sua aplicação na iluminação, tecnologia de exibição e lasers atraiu a atenção devido à sua alta eficiência luminosa e doping fácil [9].         Quarto: ao mesmo tempo, o 3C-SIC é usado para fabricar detectores sensíveis à posição, especialmente detectores sensíveis à posição a laser com base no efeito fotovoltaico lateral, que mostram alta sensibilidade sob condições de polarização zero e são adequadas para o posicionamento de precisão.

Método de preparação da heteroepitaxia 3c sic

The main growth methods of 3C-SiC heteroepitaxial include chemical vapor deposition (CVD), sublimation epitaxy (SE), liquid phase epitaxy (LPE), molecular beam epitaxy (MBE), magnetron sputtering, etc. CVD is the preferred method for 3C-SiC epitaxy due to its controllability and adaptability (such as temperature, gas flow, chamber pressure and reaction time, which can otimize a qualidade da camada epitaxial).

Deposição química de vapor (DCV): Um gás composto contendo elementos Si e C é passado para a câmara de reação, aquecido e decomposto em alta temperatura, e os átomos de Si e C são precipitados no substrato Si ou 6H-SIC, 15R-SIC, 4H-SIC. A temperatura dessa reação é geralmente entre 1300-1500 ℃. As fontes comuns de Si são SIH4, TCS, MTS, etc., e as fontes C são principalmente C2H4, C3H8, etc., e H2 é usado como gás transportador. 

O processo de crescimento inclui principalmente as seguintes etapas: 

1. A fonte da reação da fase gasosa é transportada no fluxo de gás principal em direção à zona de deposição. 

2. A reação da fase gasosa ocorre na camada limite para gerar precursores e subprodutos de filmes finos. 

3. O processo de precipitação, adsorção e rachadura do precursor. 

4. Os átomos adsorvidos migram e reconstruem na superfície do substrato. 

5. Os átomos adsorvidos nucleam e crescem na superfície do substrato. 

6. O transporte de massa do gás residual após a reação na zona de fluxo de gás principal e é retirado da câmara de reação. 

Através do progresso tecnológico contínuo e da pesquisa aprofundada do mecanismo, espera-se que a tecnologia heteroepitaxial 3C-SIC desempenhe um papel mais importante na indústria de semicondutores e promova o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos de alta eficiência. Por exemplo, o rápido crescimento de filme espesso de alta qualidade 3C-SIC é a chave para atender às necessidades de dispositivos de alta tensão. Mais pesquisas são necessárias para superar o equilíbrio entre a taxa de crescimento e a uniformidade material; Combinado com a aplicação de 3C-SIC em estruturas heterogêneas, como SiC/GaN, explore suas aplicações em potencial em novos dispositivos, como eletrônica de potência, integração optoeletrônica e processamento de informações quânticas.

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