1. Bubuka
Sanaos parantos aya sababaraha dasawarsa panilitian, 3C-SiC heteroepitaxial anu dipelak dina substrat silikon tacan ngahontal kualitas kristal anu cekap pikeun aplikasi éléktronik industri. Tumuwuhna biasana dilakukeun dina substrat Si(100) atanapi Si(111), masing-masing nampilkeun tantangan anu béda: domain anti-fase pikeun (100) sareng retakan pikeun (111). Sanaos pilem anu berorientasi [111] nunjukkeun ciri anu ngajangjikeun sapertos kapadetan cacad anu dikirangan, morfologi permukaan anu ningkat, sareng setrés anu langkung handap, orientasi alternatif sapertos (110) sareng (211) tetep teu acan ditalungtik. Data anu aya nunjukkeun yén kaayaan pertumbuhan optimal tiasa khusus pikeun orientasi, anu ngahesekeun panilitian sistematis. Anu penting, panggunaan substrat Si anu indéks Miller anu langkung luhur (contona, (311), (510)) pikeun heteroepitaxy 3C-SiC teu acan kantos dilaporkeun, nyésakeun rohangan anu signifikan pikeun panilitian éksplorasi ngeunaan mékanisme pertumbuhan anu gumantung kana orientasi.
2. Ékspériméntal
Lapisan 3C-SiC diendapkeun ngaliwatan déposisi uap kimia tekanan atmosfir (CVD) nganggo gas prékursor SiH4/C3H8/H2. Substratna nyaéta wafer Si 1 cm² kalayan rupa-rupa orientasi: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), sareng (995). Sadaya substrat aya dina sumbu kecuali (100), dimana wafer off-cut 2° diuji deui. Pembersihan pra-pertumbuhan ngalibatkeun degreasing ultrasonik dina metanol. Protokol kamekaran ngawengku panyabutan oksida asli ngaliwatan annealing H2 dina suhu 1000°C, dituturkeun ku prosés dua léngkah standar: karburisasi salami 10 menit dina suhu 1165°C nganggo 12 sccm C3H8, teras epitaksi salami 60 menit dina suhu 1350°C (rasio C/Si = 4) nganggo 1,5 sccm SiH4 sareng 2 sccm C3H8. Unggal prosés kamekaran ngawengku opat dugi ka lima orientasi Si anu béda, kalayan sahenteuna hiji (100) wafer rujukan.
3. Hasil sareng Diskusi
Morfologi lapisan 3C-SiC anu dipelak dina rupa-rupa substrat Si (Gambar 1) nunjukkeun fitur permukaan sareng kakasaran anu béda. Sacara visual, sampel anu dipelak dina Si(100), (211), (311), (553), sareng (995) katingalina sapertos eunteung, sedengkeun anu sanésna ti mimiti susu ((331), (510)) dugi ka kusam ((110), (111)). Permukaan anu paling lemes (anu nunjukkeun mikrostruktur anu pangsaéna) diala dina substrat (100)2° off sareng (995). Anu luar biasa, sadaya lapisan tetep bébas retakan saatos didinginkan, kalebet 3C-SiC(111) anu biasana rawan setrés. Ukuran sampel anu terbatas panginten nyegah retakan, sanaos sababaraha sampel nunjukkeun bengkok (defleksi 30-60 μm ti tengah ka ujung) anu tiasa dideteksi dina mikroskop optik dina pembesaran 1000× kusabab setrés termal anu akumulasi. Lapisan anu melengkung pisan anu dipelak dina substrat Si(111), (211), sareng (553) némbongkeun bentuk cekung anu nunjukkeun galur tarik, anu meryogikeun padamelan ékspériméntal sareng téoritis salajengna pikeun ngahubungkeun sareng orientasi kristalografi.
Gambar 1 ngaruntuykeun hasil XRD sareng AFM (scanning dina 20×20 μ m2) tina lapisan 3C-SC anu dipelak dina substrat Si kalayan orientasi anu béda.
Gambar mikroskop gaya atom (AFM) (Gambar 2) nguatkeun observasi optik. Nilai root-mean-square (RMS) mastikeun permukaan anu paling lemes dina substrat (100)2° off sareng (995), anu nampilkeun struktur sapertos gandum kalayan diménsi lateral 400-800 nm. Lapisan anu tumuwuh (110) mangrupikeun anu paling kasar, sedengkeun fitur anu manjang sareng/atanapi sajajar kalayan wates seukeut anu kadang-kadang muncul dina orientasi anu sanés ((331), (510)). Scan difraksi sinar-X (XRD) θ-2θ (diringkeskeun dina Tabel 1) ngungkabkeun heteroepitaksi anu suksés pikeun substrat indéks Miller anu langkung handap, kecuali Si(110) anu nunjukkeun puncak campuran 3C-SiC(111) sareng (110) anu nunjukkeun polikristalinitas. Campuran orientasi ieu parantos dilaporkeun sateuacanna pikeun Si(110), sanaos sababaraha panilitian niténan 3C-SiC anu berorientasi (111) éksklusif, nunjukkeun optimasi kaayaan pertumbuhan penting pisan. Pikeun indéks Miller ≥5 ((510), (553), (995)), teu aya puncak XRD anu dideteksi dina konfigurasi θ-2θ standar sabab bidang indéks luhur ieu henteu difraksi dina géométri ieu. Henteuna puncak 3C-SiC indéks handap (contona, (111), (200)) nunjukkeun kamekaran kristal tunggal, anu meryogikeun miring sampel pikeun ngadeteksi difraksi tina bidang indéks handap.
Gambar 2 nunjukkeun itungan sudut bidang dina struktur kristal CFC.
Sudut kristalografi anu diitung antara bidang indéks luhur sareng indéks handap (Tabel 2) nunjukkeun misorientasi anu ageung (>10°), anu ngajelaskeun henteuna dina scan θ-2θ standar. Ku kituna, analisis tokoh kutub dilakukeun dina sampel anu diorientasi (995) kusabab morfologi granular anu teu biasa (kamungkinan tina kamekaran kolom atanapi kembaran) sareng kakasaran anu handap. Tokoh kutub (111) (Gambar 3) tina substrat Si sareng lapisan 3C-SiC ampir sami, mastikeun kamekaran epitaksial tanpa kembaran. Titik tengah muncul dina χ≈15°, cocog sareng sudut téoritis (111)-(995). Tilu titik anu sami sareng simétri muncul dina posisi anu dipiharep (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° sareng 33.6°), sanaos titik lemah anu teu diprediksi dina χ=62°/φ=93.3° meryogikeun panalungtikan salajengna. Kualitas kristalin, anu ditaksir ngalangkungan lébar titik dina φ-scan, katingalina ngajangjikeun, sanaos pangukuran kurva goyang diperyogikeun pikeun kuantifikasi. Angka kutub pikeun sampel (510) sareng (553) masih kedah réngsé pikeun mastikeun sipat epitaksial anu disangka.
Gambar 3 nunjukkeun diagram puncak XRD anu dirékam dina sampel anu diorientasi (995), anu nampilkeun bidang (111) tina substrat Si (a) sareng lapisan 3C-SiC (b).
4. Kacindekan
Tumuwuhna 3C-SiC heteroepitaxial hasil dina kalolobaan orientasi Si iwal ti (110), anu ngahasilkeun bahan polikristalin. Substrat Si(100)2° off sareng (995) ngahasilkeun lapisan anu paling lemes (RMS <1 nm), sedengkeun (111), (211), sareng (553) nunjukkeun bowing anu signifikan (30-60 μm). Substrat indéks luhur meryogikeun karakterisasi XRD canggih (contona, gambar kutub) pikeun mastikeun epitaksi kusabab teu aya puncak θ-2θ. Padamelan anu lumangsung kalebet pangukuran kurva rocking, analisis setrés Raman, sareng ékspansi kana orientasi indéks luhur tambahan pikeun ngalengkepan panilitian éksplorasi ieu.
Salaku produsén anu terintegrasi sacara vertikal, XKH nyayogikeun jasa pamrosésan khusus profésional kalayan portopolio substrat silikon karbida anu komprehensif, nawiskeun jinis standar sareng khusus kalebet 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, sareng 3C-SiC, sayogi dina diaméter ti 2 inci dugi ka 12 inci. Kaahlian ujung-ka-ujung kami dina kamekaran kristal, mesin presisi, sareng jaminan kualitas mastikeun solusi anu disaluyukeun pikeun éléktronika daya, RF, sareng aplikasi anu muncul.
Waktos posting: 08-Agu-2025