סטרוקטור און גראָוט טעכנאָלאָגיע פון ​​סיליציום קאַרבידע (Ⅰ)

ערשטער, די סטרוקטור און פּראָפּערטיעס פון סיק קריסטאַל.

SiC איז אַ ביינערי קאַמפּאַונד געשאפן דורך סי עלעמענט און C עלעמענט אין 1: 1 פאַרהעלטעניש, דאָס איז, 50% סיליציום (Si) און 50% טשאַד (C), און זייַן יקערדיק סטראַקטשעראַל אַפּאַראַט איז SI-C טעטראַהעדראָן.

סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​סיליציום קאַרבידע טעטראַהעדראָן סטרוקטור

 פֿאַר בייַשפּיל, סי אַטאָמס זענען גרויס אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַן עפּל, און C אַטאָמס זענען קליין אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַ מאַראַנץ, און אַן גלייַך נומער פון אָראַנדזשאַז און apples זענען פּיילד צוזאַמען צו פאָרעם אַ סיק קריסטאַל.

SiC איז אַ ביינערי קאַמפּאַונד, אין וואָס די סי-סי בונד אַטאָם ספּייסינג איז 3.89 א, ווי צו פֿאַרשטיין דעם ספּייסינג? דערווייַל, די מערסט ויסגעצייכנט ליטהאָגראַפי מאַשין אויף די מאַרק האט אַ ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי פון 3 נם, וואָס איז אַ ווייַטקייט פון 30 אַ, און די ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי איז 8 מאל אַז פון די אַטאָמישע דיסטאַנסע.

די סי-סי בונד ענערגיע איז 310 קדזש/מאָל, אַזוי איר קענען פֿאַרשטיין אַז די בונד ענערגיע איז די קראַפט וואָס פּולז די צוויי אַטאָמס באַזונדער, און די גרעסערע די בונד ענערגיע, די גרעסער די קראַפט וואָס איר דאַרפֿן צו ציען באַזונדער.

 פֿאַר בייַשפּיל, סי אַטאָמס זענען גרויס אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַן עפּל, און C אַטאָמס זענען קליין אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַ מאַראַנץ, און אַן גלייַך נומער פון אָראַנדזשאַז און apples זענען פּיילד צוזאַמען צו פאָרעם אַ סיק קריסטאַל.

SiC איז אַ ביינערי קאַמפּאַונד, אין וואָס די סי-סי בונד אַטאָם ספּייסינג איז 3.89 א, ווי צו פֿאַרשטיין דעם ספּייסינג? דערווייַל, די מערסט ויסגעצייכנט ליטהאָגראַפי מאַשין אויף די מאַרק האט אַ ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי פון 3 נם, וואָס איז אַ ווייַטקייט פון 30 אַ, און די ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי איז 8 מאל אַז פון די אַטאָמישע דיסטאַנסע.

די סי-סי בונד ענערגיע איז 310 קדזש/מאָל, אַזוי איר קענען פֿאַרשטיין אַז די בונד ענערגיע איז די קראַפט וואָס פּולז די צוויי אַטאָמס באַזונדער, און די גרעסערע די בונד ענערגיע, די גרעסער די קראַפט וואָס איר דאַרפֿן צו ציען באַזונדער.

סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​סיליציום קאַרבידע טעטראַהעדראָן סטרוקטור

 פֿאַר בייַשפּיל, סי אַטאָמס זענען גרויס אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַן עפּל, און C אַטאָמס זענען קליין אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַ מאַראַנץ, און אַן גלייַך נומער פון אָראַנדזשאַז און apples זענען פּיילד צוזאַמען צו פאָרעם אַ סיק קריסטאַל.

SiC איז אַ ביינערי קאַמפּאַונד, אין וואָס די סי-סי בונד אַטאָם ספּייסינג איז 3.89 א, ווי צו פֿאַרשטיין דעם ספּייסינג? דערווייַל, די מערסט ויסגעצייכנט ליטהאָגראַפי מאַשין אויף די מאַרק האט אַ ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי פון 3 נם, וואָס איז אַ ווייַטקייט פון 30 אַ, און די ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי איז 8 מאל אַז פון די אַטאָמישע דיסטאַנסע.

די סי-סי בונד ענערגיע איז 310 קדזש/מאָל, אַזוי איר קענען פֿאַרשטיין אַז די בונד ענערגיע איז די קראַפט וואָס פּולז די צוויי אַטאָמס באַזונדער, און די גרעסערע די בונד ענערגיע, די גרעסער די קראַפט וואָס איר דאַרפֿן צו ציען באַזונדער.

 פֿאַר בייַשפּיל, סי אַטאָמס זענען גרויס אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַן עפּל, און C אַטאָמס זענען קליין אין דיאַמעטער, עקוויוואַלענט צו אַ מאַראַנץ, און אַן גלייַך נומער פון אָראַנדזשאַז און apples זענען פּיילד צוזאַמען צו פאָרעם אַ סיק קריסטאַל.

SiC איז אַ ביינערי קאַמפּאַונד, אין וואָס די סי-סי בונד אַטאָם ספּייסינג איז 3.89 א, ווי צו פֿאַרשטיין דעם ספּייסינג? דערווייַל, די מערסט ויסגעצייכנט ליטהאָגראַפי מאַשין אויף די מאַרק האט אַ ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי פון 3 נם, וואָס איז אַ ווייַטקייט פון 30 אַ, און די ליטהאָגראַפי אַקיעראַסי איז 8 מאל אַז פון די אַטאָמישע דיסטאַנסע.

די סי-סי בונד ענערגיע איז 310 קדזש/מאָל, אַזוי איר קענען פֿאַרשטיין אַז די בונד ענערגיע איז די קראַפט וואָס פּולז די צוויי אַטאָמס באַזונדער, און די גרעסערע די בונד ענערגיע, די גרעסער די קראַפט וואָס איר דאַרפֿן צו ציען באַזונדער.

מיר וויסן אַז יעדער מאַטעריע איז געמאכט פון אַטאָמס, און די סטרוקטור פון אַ קריסטאַל איז אַ רעגולער אָרדענונג פון אַטאָמס, וואָס איז גערופן אַ לאַנג-קייט סדר, ווי די פאלגענדע. דער קלענסטער קריסטאל איינהייט ווערט אנגערופן א צעל , אויב דער צעל איז א קוביק סטרוקטור ווערט עס אנגערופן א פארמאכטע קוביק , און דער צעל איז א כעקסאגאנאלע סטרוקטור ווערט עס אנגערופן א פארמאכטע כעקסאגאנאל .

פּראָסט סיק קריסטאַל טייפּס אַרייַננעמען 3ק-סיק, 4ה-סיק, 6ה-סיק, 15ר-סיק, עטק זייער סטאַקינג סיקוואַנס אין די C אַקס ריכטונג איז געוויזן אין די פיגור.

 

צווישן זיי, די יקערדיק סטאַקינג סיקוואַנס פון 4H-SiC איז ABCB ... ; די יקערדיק סטאַקינג סיקוואַנס פון 6H-SiC איז ABCACB ... ; די יקערדיק סטאַקינג סיקוואַנס פון 15R-SiC איז ABCACBCABACABCB ... .

 

מען קען דאס זעהן אלס א ציגל צו בויען א הויז, טייל פון די הויז ציגל האבן דריי אופנים זיי צו שטעלן, טייל האבן פיר אופנים, טייל האבן זעקס אופנים.
די יקערדיק צעל פּאַראַמעטערס פון די פּראָסט SiC קריסטאַל טייפּס זענען געוויזן אין די טיש:

וואָס מיינען אַ, ב, C און אַנגלעס? די סטרוקטור פון דער קלענסטער אַפּאַראַט צעל אין אַ סיק סעמיקאַנדאַקטער איז דיסקרייבד ווי גייט:

אין דעם פאַל פון דער זעלביקער צעל, די קריסטאַל סטרוקטור וועט אויך זיין אַנדערש, דאָס איז ווי מיר קויפן די לאָטעריע, די ווינינג נומער איז 1, 2, 3, איר געקויפט 1, 2, 3 דריי נומערן, אָבער אויב די נומער איז אויסגעשטעלט. אַנדערש, די ווינינג סומע איז אַנדערש, אַזוי די נומער און די סדר פון די זעלבע קריסטאַל קענען זיין גערופן די זעלבע קריסטאַל.
די פאלגענדע פיגור ווייזט די צוויי טיפּיש סטאַקינג מאָדעס, בלויז די חילוק אין די סטאַקינג מאָדע פון ​​דער אויבערשטער אַטאָמס, די קריסטאַל סטרוקטור איז אַנדערש.

די קריסטאַל סטרוקטור געשאפן דורך SiC איז שטארק שייַכות צו טעמפּעראַטור. אונטער דער קאַמף פון הויך טעמפּעראַטור פון 1900 ~ 2000 ℃, 3C-SiC וועט סלאָולי יבערמאַכן אין כעקסאַגאַנאַל סיק פּאָליפאָרם אַזאַ ווי 6ה-סיק ווייַל פון זייַן נעבעך סטראַקטשעראַל פעסטקייַט. עס איז פּונקט ווייַל פון די שטאַרק קאָראַליישאַן צווישן די מאַשמאָעס פון פאָרמירונג פון סיק פּאָלימאָרפס און טעמפּעראַטור, און די ינסטאַביליטי פון 3C-SiC זיך, די וווּקס קורס פון 3C-SiC איז שווער צו פֿאַרבעסערן, און די צוגרייטונג איז שווער. די כעקסאַגאַנאַל סיסטעם פון 4H-SiC און 6H-SiC זענען די מערסט פּראָסט און גרינגער צו צוגרייטן, און זענען וויידלי געלערנט רעכט צו זייער אייגענע קעראַקטעריסטיקס.

 די בונד לענג פון SI-C בונד אין SiC קריסטאַל איז בלויז 1.89A, אָבער די ביינדינג ענערגיע איז ווי הויך ווי 4.53eV. דעריבער, די ענערגיע מדרגה ריס צווישן די באַנדינג שטאַט און די אַנטי-באַנדינג שטאַט איז זייער גרויס, און אַ ברייט באַנד ריס קענען זיין געשאפן, וואָס איז עטלעכע מאָל אַז פון Si און GaAs. די העכער באַנד ריס ברייט מיטל אַז די הויך-טעמפּעראַטור קריסטאַל סטרוקטור איז סטאַביל. די פֿאַרבונדן מאַכט עלעקטראָניק קענען פאַרשטיין די קעראַקטעריסטיקס פון סטאַביל אָפּעראַציע אין הויך טעמפּעראַטורעס און סימפּלאַפייד היץ דיסיפּיישאַן סטרוקטור.

די ענג בינדינג פון די סי-C בונד מאכט די לאַטאַס האָבן אַ הויך ווייבריישאַן אָפטקייַט, דאָס איז, אַ הויך ענערגיע פאָנאָן, וואָס מיטל אַז די סיק קריסטאַל האט אַ הויך סאַטשערייטאַד עלעקטראָן מאָביליטי און טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, און די פֿאַרבונדענע מאַכט עלעקטראָניש דעוויסעס האָבן אַ העכער סוויטשינג גיכקייַט און רילייאַבילאַטי, וואָס ראַדוסאַז די ריזיקירן פון אָוווערטעמפּעראַטור דורכפאַל. אין אַדישאַן, די העכער ברייקדאַון פעלד שטאַרקייַט פון SiC אַלאַוז עס צו דערגרייכן העכער דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַנז און האָבן אַ נידעריקער קעגנשטעל.

 רגע, די געשיכטע פון ​​סיק קריסטאַל אַנטוויקלונג

 אין 1905, ד"ר הענרי מאָיסאַן דיסקאַווערד אַ נאַטירלעך סיק קריסטאַל אין די קראַטער, וואָס ער געפֿונען ריזעמבאַל אַ דימענט און עס געהייסן די מאָסאַן דימענט.

 אין פאַקט, ווי פרי ווי 1885, Acheson באקומען SiC דורך מיקסינג קאָקס מיט סיליקאַ און באַהיצונג עס אין אַן עלעקטריש אויוון. דעמאל ט הא ט מע ן זי ך פארנומע ן פא ר א געמיש ט פו ן בריליאנטן , או ן ע ם אנגערופ ן עמערי .

 אין 1892, Acheson ימפּרוווד די סינטעז פּראָצעס, ער געמישט קוואַרץ זאַמד, קאָקס, אַ קליין סומע פון ​​​​האָלץ טשיפּס און נאַקל, און העאַטעד עס אין אַן עלעקטריש קרייַזבויגן אויוון צו 2700 ℃, און הצלחה באקומען סקאַלי סיק קריסטאַלז. דער אופֿן פון סינטאַסייזינג SiC קריסטאַלז איז באקאנט ווי די Acheson אופֿן און איז נאָך די מיינסטרים אופֿן פון פּראָדוצירן SiC אַברייסיווז אין אינדוסטריע. רעכט צו דער נידעריק ריינקייַט פון סינטעטיש רוי מאַטעריאַלס און פּראָסט סינטעז פּראָצעס, Acheson אופֿן טראגט מער סיק ימפּיוראַטיז, נעבעך קריסטאַל אָרנטלעכקייַט און קליין קריסטאַל דיאַמעטער, וואָס איז שווער צו טרעפן די רעקווירעמענץ פון די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע פֿאַר גרויס גרייס, הויך ריינקייַט און הויך. -קוואַליטעט קריסטאַלז, און קענען ניט זיין געניצט צו פּראָדוצירן עלעקטראָניש דעוויסעס.

 Lely פון Philips לאַבאָראַטאָרי פארגעלייגט אַ נייַע אופֿן פֿאַר גראָוינג סייק קריסטאַלז אין 1955. אין דעם אופֿן, גראַפייט קרוסאַבאַל איז געניצט ווי די גראָוט שיף, סיק פּודער קריסטאַל איז געניצט ווי די רוי מאַטעריאַל פֿאַר גראָוינג סייק קריסטאַל, און פּאָרעז גראַפייט איז געניצט צו יזאָלירן אַ פּוסט געגנט פון דעם צענטער פון די גראָוינג רוי מאַטעריאַל. ווען גראָוינג, די גראַפייט קרוסאַבאַל איז העאַטעד צו 2500 ℃ אונטער דער אַטמאָספער פון אַר אָדער ה 2, און די פּעריפעראַל סיק פּודער איז סאַבלימד און דיקאַמפּאָוזד אין סי און C פארע פאַסע סאַבסטאַנסיז, און די סיק קריסטאַל איז דערוואַקסן אין די מיטל פּוסט געגנט נאָך די גאַז לויפן איז טראַנסמיטטעד דורך די פּאָרעז גראַפייט.

דריט, סיק קריסטאַל גראָוט טעכנאָלאָגיע

די איין קריסטאַל וווּקס פון SiC איז שווער רעכט צו זיין אייגענע קעראַקטעריסטיקס. דאָס איז דער הויפּט רעכט צו דעם פאַקט אַז עס איז קיין פליסיק פאַסע מיט אַ סטאָיטשיאָמעטריק פאַרהעלטעניש פון סי: C = 1: 1 ביי אַטמאַספעריק דרוק, און עס קענען ניט זיין דערוואַקסן דורך די מער דערוואַקסן וווּקס מעטהאָדס געניצט דורך די קראַנט מיינסטרים גראָוט פּראָצעס פון די סעמיקאַנדאַקטער. אינדוסטריע - cZ אופֿן, פאַלינג קרוסיבלע אופֿן און אנדערע מעטהאָדס. לויט די טעאָרעטיש כעזשבן, בלויז ווען די דרוק איז גרעסער ווי 10E5אַטם און די טעמפּעראַטור איז העכער ווי 3200℃, די סטאָיטשיאָמעטריק פאַרהעלטעניש פון סי: C = 1:1 לייזונג קענען זיין באקומען. אין סדר צו באַקומען דעם פּראָבלעם, סייאַנטיס האָבן געמאכט אַנרימיטינג השתדלות צו פאָרשלאָגן פאַרשידן מעטהאָדס צו באַקומען הויך קריסטאַל קוואַליטעט, גרויס גרייס און ביליק סיק קריסטאַלז. דערווייַל, די הויפּט מעטהאָדס זענען פּווט אופֿן, פליסיק פאַסע אופֿן און הויך טעמפּעראַטור פארע כעמישער דעפּאַזישאַן אופֿן.