1. Bubuka
Sanajan sababaraha dekade panalungtikan, heteroepitaxial 3C-SiC tumuwuh dina substrat silikon teu acan ngahontal kualitas kristal cukup pikeun aplikasi éléktronik industri. Pertumbuhan biasana dilakukeun dina substrat Si (100) atanapi Si (111), masing-masing nampilkeun tantangan anu béda: domain anti-fase pikeun (100) sareng retakan pikeun (111). Bari [111]-film berorientasi némbongkeun ciri ngajangjikeun kayaning ngurangan dénsitas cacad, ningkat morfologi permukaan, sarta stress handap, orientations alternatif kawas (110) jeung (211) tetep understudied. Data anu aya nunjukkeun yén kaayaan pertumbuhan optimal tiasa janten orientasi-spésifik, nyusahkeun panyilidikan sistematis. Utamana, pamakean substrat Si-indéks-Miller anu langkung luhur (contona, (311), (510)) pikeun 3C-SiC heteroepitaxy henteu acan kantos dilaporkeun, nyésakeun rohangan anu penting pikeun panalungtikan éksplorasi ngeunaan mékanisme pertumbuhan anu gumantung kana orientasi.
2. Ékspérimén
Lapisan 3C-SiC disimpen ngaliwatan déposisi uap kimia tekanan atmosfir (CVD) ngagunakeun gas prékursor SiH4/C3H8/H2. Substratna nyaéta wafer Si 1 cm² kalayan sagala rupa orientasi: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), sareng (995). Kabéh substrat éta on-sumbu iwal (100), dimana 2 ° off-cut wafers ogé diuji. beberesih pra-pertumbuhan aub ultrasonic degreasing dina métanol. Protokol pertumbuhan diwangun ku panyabutan oksida asli ngaliwatan H2 annealing dina 1000 ° C, dituturkeun ku prosés standar dua-hambalan: carburization salila 10 menit dina 1165 ° C kalawan 12 sccm C3H8, lajeng epitaxy pikeun 60 menit dina 1350 ° C (C / Si ratio = 4) ngagunakeun SiscH4 na C3 sc 2 cm. Unggal ngajalankeun pertumbuhan kaasup opat nepi ka lima orientations Si béda, kalawan sahanteuna hiji (100) wafer rujukan.
3. Hasil jeung Sawala
Morfologi lapisan 3C-SiC tumuwuh dina rupa substrat Si (Gbr. 1) némbongkeun fitur permukaan béda jeung roughness. Visually, sampel tumuwuh dina Si (100), (211), (311), (553), jeung (995) mucunghul eunteung-kawas, sedengkeun nu sejenna ranged ti susu ((331), (510)) kusam ((110), (111)). Permukaan anu paling mulus (nunjukkeun struktur mikro anu pangsaéna) dicandak dina substrat (100)2 ° sareng (995). Hebatna, sadaya lapisan tetep bébas retakan saatos tiis, kalebet 3C-SiC (111) anu biasana rawan setrés. Ukuran sampel anu kawates meureun geus nyegah retakan, sanajan sababaraha sampel némbongkeun bowing (30-60 μm deflection ti puseur ka ujung) bisa didéteksi dina mikroskop optik dina 1000 × magnification alatan akumulasi stress termal. Lapisan anu luhur pisan ditumbuh dina substrat Si (111), (211), sareng (553) nunjukkeun bentuk kerung anu nunjukkeun galur tensile, ngabutuhkeun karya ékspérimén sareng téoritis salajengna pikeun ngahubungkeun sareng orientasi kristalografi.
Gambar 1 nyimpulkeun hasil XRD sareng AFM (scanning dina 20 × 20 μm2) tina lapisan 3C-SC anu tumbuh dina substrat Si kalayan orientasi anu béda.
Gambar mikroskop gaya atom (AFM) (Gbr. 2) observasi optik corroborated. Akar-mean-kuadrat (RMS) nilai dikonfirmasi surfaces smoothest on (100) 2 ° off jeung (995) substrat, featuring struktur sisikian jeung 400-800 nm dimensi gurat. The (110) -tumuwuh lapisan éta roughest, bari elongated jeung / atawa fitur paralel kalawan wates seukeut occasional mucunghul dina orientations séjén ((331), (510)). Difraksi sinar-X (XRD) θ-2θ scan (diringkeskeun dina Tabel 1) ngungkabkeun heteroepitaxy suksés pikeun substrat-indéks Gedang handap, iwal Si (110) anu nunjukkeun campuran 3C-SiC (111) sareng (110) puncak nunjukkeun polycrystallinity. Campuran orientasi ieu parantos dilaporkeun sateuacana pikeun Si (110), sanaos sababaraha panilitian ningali éksklusif (111) -berorientasi 3C-SiC, nunjukkeun optimasi kaayaan kamekaran penting. Pikeun indéks Miller ≥5 ((510), (553), (995)), teu aya puncak XRD anu dideteksi dina konfigurasi standar θ-2θ sabab pesawat-pesawat indéks luhur ieu henteu difraksi dina géométri ieu. Henteuna low-indéks 3C-SiC puncak (misalna, (111), (200)) nunjukkeun pertumbuhan tunggal-kristal, merlukeun sampel Dengdekkeun pikeun ngadeteksi difraksi ti planes low-indéks.
angka 2 nembongkeun itungan sudut pesawat dina struktur kristal CFC.
Sudut crystallographic diitung antara pesawat indéks luhur jeung low-indéks (Table 2) némbongkeun misorientations badag (> 10 °), ngajelaskeun henteuna maranéhanana dina scan standar θ-2θ. Analisis inohong kutub ieu dilakukeun dina sampel (995) -berorientasi alatan morfologi granular mahiwal na (berpotensi tumuwuhna columnar atanapi twinning) jeung roughness low. The (111) inohong kutub (Gbr. 3) ti substrat Si jeung lapisan 3C-SiC éta ampir identik, confirming tumuwuhna epitaxial tanpa twinning. Titik tengah muncul dina χ≈15°, cocog sareng sudut téoritis (111)-(995). Tilu titik sarimbag-simétri muncul dina posisi nu dipiharep (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° jeung 33.6°), sanajan titik lemah nu teu diprediksi dina χ=62°/φ=93.3° merlukeun panalungtikan satuluyna. Kualitas kristalin, ditaksir ku lebar titik dina φ-scan, katingalina ngajangjikeun, sanaos pangukuran kurva goyang diperyogikeun pikeun kuantifikasi. Angka kutub pikeun (510) sareng (553) sampel tetep réngsé pikeun ngonfirmasi sifat epitaxial anu disangka.
angka 3 nembongkeun diagram puncak XRD dirékam dina (995) sampel berorientasi, nu mintonkeun (111) planes substrat Si (a) jeung lapisan 3C-SiC (b).
4. Kacindekan
Pertumbuhan Heteroepitaxial 3C-SiC suksés dina kalolobaan orientasi Si kecuali (110), anu ngahasilkeun bahan polikristalin. Si(100)2 ° off jeung (995) substrat ngahasilkeun lapisan smoothest (RMS <1 nm), sedengkeun (111), (211), jeung (553) némbongkeun bowing signifikan (30-60 μm). Substrat-indéks luhur merlukeun karakterisasi XRD canggih (misalna, angka kutub) pikeun ngonfirmasi epitaksi alatan henteuna puncak θ-2θ. Karya anu lumangsung kalebet pangukuran kurva goyang, analisa setrés Raman, sareng ékspansi kana orientasi indéks luhur tambahan pikeun ngarengsekeun kajian éksplorasi ieu.
Salaku produsén terpadu vertikal, XKH nyadiakeun ladenan processing ngaropéa profésional kalayan portopolio komprehensif substrat silikon carbide, nawarkeun tipe baku sarta husus kaasup 4H / 6H-N, 4H-Semi, 4H / 6H-P, sarta 3C-SiC, sadia dina diaméter ti 2 inci nepi ka 12 inci. Kaahlian tungtung-ka-tungtung kami dina kamekaran kristal, mesin precision, sareng jaminan kualitas mastikeun solusi anu cocog pikeun éléktronika listrik, RF, sareng aplikasi anu muncul.
waktos pos: Aug-08-2025