1. ບົດນໍາ
ເຖິງວ່າຈະມີການຄົ້ນຄວ້າຫຼາຍທົດສະວັດ, 3C-SiC heteroepitaxial ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນຊິລິກອນຍັງບໍ່ທັນໄດ້ບັນລຸຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກທີ່ພຽງພໍສຳລັບການນຳໃຊ້ເອເລັກໂຕຣນິກອຸດສາຫະກຳ. ການເຕີບໂຕມັກຈະເຮັດຢູ່ເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນ Si(100) ຫຼື Si(111), ແຕ່ລະຊັ້ນມີຄວາມທ້າທາຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: ໂດເມນຕ້ານໄລຍະສຳລັບ (100) ແລະ ການແຕກສຳລັບ (111). ໃນຂະນະທີ່ຟິມທີ່ມີທິດທາງ [111] ສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະທີ່ມີຄວາມຫວັງເຊັ່ນ: ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ຫຼຸດລົງ, ຮູບຮ່າງຂອງພື້ນຜິວທີ່ດີຂຶ້ນ, ແລະ ຄວາມກົດດັນຕ່ຳ, ທິດທາງທາງເລືອກເຊັ່ນ (110) ແລະ (211) ຍັງຄົງບໍ່ໄດ້ຮັບການສຶກສາພຽງພໍ. ຂໍ້ມູນທີ່ມີຢູ່ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າເງື່ອນໄຂການເຕີບໂຕທີ່ດີທີ່ສຸດອາດຈະເປັນການກຳນົດທິດທາງສະເພາະ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການສືບສວນຢ່າງເປັນລະບົບສັບສົນ. ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດແມ່ນການນຳໃຊ້ຊັ້ນໃຕ້ດິນ Si ທີ່ມີດັດຊະນີ Miller ສູງກວ່າ (ເຊັ່ນ, (311), (510)) ສຳລັບ heteroepitaxy 3C-SiC ບໍ່ເຄີຍຖືກລາຍງານ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມີພື້ນທີ່ສຳຄັນສຳລັບການຄົ້ນຄວ້າສຳຫຼວດກ່ຽວກັບກົນໄກການເຕີບໂຕທີ່ຂຶ້ນກັບທິດທາງ.
2. ການທົດລອງ
ຊັ້ນ 3C-SiC ໄດ້ຖືກຝາກຜ່ານການວາງໄອເຄມີຄວາມດັນບັນຍາກາດ (CVD) ໂດຍໃຊ້ອາຍແກັສຕົວຕັ້ງຕົ້ນ SiH4/C3H8/H2. ຊັ້ນຮອງພື້ນແມ່ນແຜ່ນ Si ຂະໜາດ 1 cm² ທີ່ມີທິດທາງຕ່າງໆ: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), ແລະ (995). ຊັ້ນຮອງພື້ນທັງໝົດແມ່ນຢູ່ໃນແກນຍົກເວັ້ນ (100), ບ່ອນທີ່ແຜ່ນຕັດອອກ 2° ໄດ້ຖືກທົດສອບເພີ່ມເຕີມ. ການທຳຄວາມສະອາດກ່ອນການເຕີບໂຕກ່ຽວຂ້ອງກັບການກຳຈັດໄຂມັນດ້ວຍ ultrasonic ໃນ methanol. ໂປໂຕຄອນການເຕີບໂຕປະກອບມີການກຳຈັດອົກໄຊດ໌ພື້ນເມືອງຜ່ານການອົບ H2 ທີ່ 1000°C, ຕາມດ້ວຍຂະບວນການສອງຂັ້ນຕອນມາດຕະຖານ: ການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍຄາບູໄລເຊຊັນເປັນເວລາ 10 ນາທີທີ່ 1165°C ດ້ວຍ 12 sccm C3H8, ຈາກນັ້ນ epitaxy ເປັນເວລາ 60 ນາທີທີ່ 1350°C (ອັດຕາສ່ວນ C/Si = 4) ໂດຍໃຊ້ 1.5 sccm SiH4 ແລະ 2 sccm C3H8. ແຕ່ລະໄລຍະການເຕີບໂຕປະກອບມີສີ່ຫາຫ້າທິດທາງ Si ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ພ້ອມດ້ວຍຢ່າງໜ້ອຍໜຶ່ງ (100) ແຜ່ນອ້າງອີງ.
3. ຜົນໄດ້ຮັບ ແລະ ການສົນທະນາ
ຮູບຮ່າງຂອງຊັ້ນ 3C-SiC ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນ Si ຕ່າງໆ (ຮູບທີ 1) ສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະພື້ນຜິວ ແລະ ຄວາມຫຍາບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໂດຍສາຍຕາແລ້ວ, ຕົວຢ່າງທີ່ປູກຢູ່ເທິງ Si(100), (211), (311), (553), ແລະ (995) ປະກົດຄືກະຈົກ, ໃນຂະນະທີ່ຕົວຢ່າງອື່ນໆມີຕັ້ງແຕ່ສີນົມ ((331), (510)) ຈົນເຖິງສີຈືດໆ ((110), (111)). ພື້ນຜິວທີ່ລຽບທີ່ສຸດ (ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທີ່ດີທີ່ສຸດ) ໄດ້ມາຈາກຊັ້ນ (100)2° ແລະ (995). ໜ້າສັງເກດ, ຊັ້ນທັງໝົດຍັງຄົງບໍ່ມີຮອຍແຕກຫຼັງຈາກເຮັດໃຫ້ເຢັນລົງ, ລວມທັງ 3C-SiC(111) ທີ່ມັກຈະມີຄວາມເຄັ່ງຕຶງ. ຂະໜາດຕົວຢ່າງທີ່ຈຳກັດອາດຈະປ້ອງກັນການແຕກໄດ້, ເຖິງແມ່ນວ່າຕົວຢ່າງບາງຕົວຢ່າງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການໂຄ້ງ (30-60 μm ການບ່ຽງເບນຈາກກາງຫາຂອບ) ທີ່ສາມາດກວດພົບໄດ້ພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດທີ່ມີການຂະຫຍາຍ 1000× ເນື່ອງຈາກຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ສະສົມ. ຊັ້ນທີ່ມີຄວາມໂຄ້ງສູງທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນ Si(111), (211), ແລະ (553) ສະແດງຮູບຮ່າງໂຄ້ງທີ່ຊີ້ບອກເຖິງຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງແຮງດຶງ, ເຊິ່ງຕ້ອງການວຽກງານທົດລອງ ແລະ ທິດສະດີຕື່ມອີກເພື່ອໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບທິດທາງຂອງຜລຶກແກ້ວ.
ຮູບທີ 1 ສະຫຼຸບຜົນໄດ້ຮັບ XRD ແລະ AFM (ການສະແກນທີ່ 20 × 20 μ m2) ຂອງຊັ້ນ 3C-SC ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນ Si ທີ່ມີທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຮູບພາບກ້ອງຈຸລະທັດແຮງປະລໍາມະນູ (AFM) (ຮູບທີ 2) ຢືນຢັນການສັງເກດທາງແສງ. ຄ່າຮາກ-ຄ່າສະເລ່ຍ-ຮຽບຮ້ອຍ (RMS) ຢືນຢັນພື້ນຜິວທີ່ລຽບທີ່ສຸດຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນ (100)2° ແລະ (995), ມີໂຄງສ້າງຄ້າຍຄືເມັດພືດທີ່ມີຂະໜາດຂ້າງ 400-800 nm. ຊັ້ນທີ່ເຕີບໃຫຍ່ (110) ແມ່ນຊັ້ນທີ່ຫຍາບຄາຍທີ່ສຸດ, ໃນຂະນະທີ່ລັກສະນະທີ່ຍາວ ແລະ/ຫຼື ຂະໜານກັບຂອບເຂດແຫຼມບາງຄັ້ງປະກົດຢູ່ໃນທິດທາງອື່ນໆ ((331), (510)). ການສະແກນ X-ray diffraction (XRD) θ-2θ (ສະຫຼຸບໃນຕາຕະລາງທີ 1) ເປີດເຜີຍ heteroepitaxy ທີ່ປະສົບຜົນສຳເລັດສຳລັບຊັ້ນຮອງພື້ນດັດຊະນີ Miller ຕ່ຳ, ຍົກເວັ້ນ Si(110) ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດປະສົມ 3C-SiC(111) ແລະ (110) ທີ່ຊີ້ບອກເຖິງ polycrystallinity. ການປະສົມທິດທາງນີ້ໄດ້ຖືກລາຍງານມາກ່ອນສຳລັບ Si(110), ເຖິງແມ່ນວ່າການສຶກສາບາງຢ່າງສັງເກດເຫັນ 3C-SiC ທີ່ມຸ່ງເນັ້ນ (111) ສະເພາະ, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງສະພາບການເຕີບໂຕແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ. ສຳລັບດັດຊະນີ Miller ≥5 ((510), (553), (995)), ບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດ XRD ຖືກກວດພົບໃນການຕັ້ງຄ່າມາດຕະຖານ θ-2θ ເນື່ອງຈາກລະນາບດັດຊະນີສູງເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ມີການແຕກຫັກໃນເລຂາຄະນິດນີ້. ການບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດ 3C-SiC ທີ່ມີດັດຊະນີຕ່ຳ (ເຊັ່ນ, (111), (200)) ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກດຽວ, ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການອຽງຂອງຕົວຢ່າງເພື່ອກວດຫາການແຕກຫັກຈາກລະນາບດັດຊະນີຕ່ຳ.
ຮູບທີ 2 ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຄິດໄລ່ມຸມຮາບພາຍໃນໂຄງສ້າງຜລຶກ CFC.
ມຸມຜລຶກແກ້ວທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ລະຫວ່າງລະນາບດັດຊະນີສູງ ແລະ ລະນາບດັດຊະນີຕ່ຳ (ຕາຕະລາງທີ 2) ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການຫຼົງທາງຫຼາຍ (>10°), ເຊິ່ງອະທິບາຍເຖິງການບໍ່ມີຂອງມັນໃນການສະແກນມາດຕະຖານ θ-2θ. ດັ່ງນັ້ນ, ການວິເຄາະຮູບຮ່າງຂົ້ວຈຶ່ງໄດ້ດຳເນີນຢູ່ໃນຕົວຢ່າງທີ່ມີທິດທາງ (995) ເນື່ອງຈາກຮູບຮ່າງເມັດທີ່ຜິດປົກກະຕິ (ອາດຈະມາຈາກການເຕີບໂຕຂອງເສົາ ຫຼື ການຈັບຄູ່) ແລະ ຄວາມຫຍາບຕໍ່າ. ຮູບຮ່າງຂົ້ວ (111) (ຮູບທີ 3) ຈາກຊັ້ນ Si ແລະ ຊັ້ນ 3C-SiC ແມ່ນເກືອບຄືກັນ, ຢືນຢັນການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial ໂດຍບໍ່ມີການຈັບຄູ່. ຈຸດກາງປາກົດຢູ່ທີ່ χ≈15°, ກົງກັບມຸມທາງທິດສະດີ (111)-(995). ຈຸດທຽບເທົ່າຄວາມສົມມາດສາມຈຸດປາກົດຢູ່ທີ່ຕຳແໜ່ງທີ່ຄາດໄວ້ (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° ແລະ 33.6°), ເຖິງແມ່ນວ່າຈຸດອ່ອນທີ່ຄາດໄວ້ບໍ່ໄດ້ຢູ່ທີ່ χ=62°/φ=93.3° ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການສືບສວນຕື່ມອີກ. ຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກ, ເຊິ່ງຖືກປະເມີນຜ່ານຄວາມກວ້າງຂອງຈຸດໃນ φ-scans, ເບິ່ງຄືວ່າມີຄວາມຫວັງດີ, ເຖິງແມ່ນວ່າການວັດແທກເສັ້ນໂຄ້ງການໂຍກແມ່ນຈຳເປັນສຳລັບການວັດປະລິມານ. ຕົວເລກຂົ້ວສຳລັບຕົວຢ່າງ (510) ແລະ (553) ຍັງຄົງຕ້ອງເຮັດໃຫ້ສຳເລັດເພື່ອຢືນຢັນລັກສະນະ epitaxial ທີ່ສົມມຸດຕິຖານຂອງພວກມັນ.
ຮູບທີ 3 ສະແດງແຜນວາດຈຸດສູງສຸດ XRD ທີ່ບັນທຶກໄວ້ໃນຕົວຢ່າງທີ່ມີທິດທາງ (995), ເຊິ່ງສະແດງລະນາບ (111) ຂອງຊັ້ນ Si (a) ແລະຊັ້ນ 3C-SiC (b).
4. ສະຫຼຸບ
ການເຕີບໂຕຂອງ 3C-SiC ແບບ Heteroepitaxial ປະສົບຜົນສຳເລັດໃນທິດທາງ Si ສ່ວນໃຫຍ່ຍົກເວັ້ນ (110), ເຊິ່ງໄດ້ຜະລິດວັດສະດຸ polycrystalline. ຊັ້ນ Si(100)2° off ແລະ (995) ຜະລິດຊັ້ນທີ່ລຽບທີ່ສຸດ (RMS <1 nm), ໃນຂະນະທີ່ (111), (211), ແລະ (553) ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການໂຄ້ງທີ່ສຳຄັນ (30-60 μm). ຊັ້ນຮອງພື້ນທີ່ມີດັດຊະນີສູງຕ້ອງການລັກສະນະ XRD ຂັ້ນສູງ (ເຊັ່ນ: ຕົວເລກຂົ້ວ) ເພື່ອຢືນຢັນ epitaxy ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດ θ-2θ. ວຽກງານທີ່ດຳເນີນຢູ່ລວມມີການວັດແທກເສັ້ນໂຄ້ງ rocking, ການວິເຄາະຄວາມກົດດັນ Raman, ແລະການຂະຫຍາຍໄປສູ່ທິດທາງທີ່ມີດັດຊະນີສູງເພີ່ມເຕີມເພື່ອເຮັດສຳເລັດການສຶກສາສຳຫຼວດນີ້.
ໃນຖານະຜູ້ຜະລິດແບບປະສົມປະສານແນວຕັ້ງ, XKH ໃຫ້ບໍລິການປຸງແຕ່ງແບບມືອາຊີບຕາມຄວາມຕ້ອງການດ້ວຍຜະລິດຕະພັນທີ່ຄົບວົງຈອນຂອງຊິລິກອນຄາໄບ, ສະເໜີປະເພດມາດຕະຖານ ແລະ ປະເພດພິເສດລວມທັງ 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, ແລະ 3C-SiC, ມີຂະໜາດຕັ້ງແຕ່ 2 ນິ້ວ ຫາ 12 ນິ້ວ. ຄວາມຊ່ຽວຊານແບບຄົບວົງຈອນຂອງພວກເຮົາໃນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ເຄື່ອງຈັກທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ, ແລະ ການຮັບປະກັນຄຸນນະພາບຮັບປະກັນວິທີແກ້ໄຂທີ່ເໝາະສົມສຳລັບເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ, RF, ແລະ ການນຳໃຊ້ທີ່ເກີດຂຶ້ນໃໝ່.
ເວລາໂພສ: ສິງຫາ-08-2025