Ensinnäkin piikarbidikiteen rakenne ja ominaisuudet.
SiC on binäärinen yhdiste, joka muodostuu Si-alkuaineesta ja C-alkuaineesta suhteessa 1:1, eli 50 % piitä (Si) ja 50 % hiiltä (C), ja sen perusrakenneyksikkö on SI-C-tetraedri.
Kaaviokuva piikarbidin tetraedrirakenteesta
Esimerkiksi Si-atomit ovat halkaisijaltaan suuria, vastaavat omenaa, ja C-atomit ovat halkaisijaltaan pieniä, mikä vastaa appelsiinia, ja yhtä suuri määrä appelsiineja ja omenoita pinotaan yhteen muodostaen SiC-kiteen.
SiC on binäärinen yhdiste, jossa Si-Si-sidoksen atomiväli on 3,89 A, miten tämä etäisyys ymmärretään? Tällä hetkellä markkinoiden parhaimman litografiakoneen litografiatarkkuus on 3 nm, mikä on etäisyys 30 A, ja litografian tarkkuus on 8 kertaa atomietäisyys.
Si-Si-sidosenergia on 310 kJ/mol, joten voit ymmärtää, että sidosenergia on voima, joka vetää nämä kaksi atomia erilleen, ja mitä suurempi sidosenergia on, sitä suurempi voima, jonka sinun tarvitsee vetää irti.
Esimerkiksi Si-atomit ovat halkaisijaltaan suuria, vastaavat omenaa, ja C-atomit ovat halkaisijaltaan pieniä, mikä vastaa appelsiinia, ja yhtä suuri määrä appelsiineja ja omenoita pinotaan yhteen muodostaen SiC-kiteen.
SiC on binäärinen yhdiste, jossa Si-Si-sidoksen atomiväli on 3,89 A, miten tämä etäisyys ymmärretään? Tällä hetkellä markkinoiden parhaimman litografiakoneen litografiatarkkuus on 3 nm, mikä on etäisyys 30 A, ja litografian tarkkuus on 8 kertaa atomietäisyys.
Si-Si-sidosenergia on 310 kJ/mol, joten voit ymmärtää, että sidosenergia on voima, joka vetää nämä kaksi atomia erilleen, ja mitä suurempi sidosenergia on, sitä suurempi voima, jonka sinun tarvitsee vetää irti.
Kaaviokuva piikarbidin tetraedrirakenteesta
Esimerkiksi Si-atomit ovat halkaisijaltaan suuria, vastaavat omenaa, ja C-atomit ovat halkaisijaltaan pieniä, mikä vastaa appelsiinia, ja yhtä suuri määrä appelsiineja ja omenoita pinotaan yhteen muodostaen SiC-kiteen.
SiC on binäärinen yhdiste, jossa Si-Si-sidoksen atomiväli on 3,89 A, miten tämä etäisyys ymmärretään? Tällä hetkellä markkinoiden parhaimman litografiakoneen litografiatarkkuus on 3 nm, mikä on etäisyys 30 A, ja litografian tarkkuus on 8 kertaa atomietäisyys.
Si-Si-sidosenergia on 310 kJ/mol, joten voit ymmärtää, että sidosenergia on voima, joka vetää nämä kaksi atomia erilleen, ja mitä suurempi sidosenergia on, sitä suurempi voima, jonka sinun tarvitsee vetää irti.
Esimerkiksi Si-atomit ovat halkaisijaltaan suuria, vastaavat omenaa, ja C-atomit ovat halkaisijaltaan pieniä, mikä vastaa appelsiinia, ja yhtä suuri määrä appelsiineja ja omenoita pinotaan yhteen muodostaen SiC-kiteen.
SiC on binäärinen yhdiste, jossa Si-Si-sidoksen atomiväli on 3,89 A, miten tämä etäisyys ymmärretään? Tällä hetkellä markkinoiden parhaimman litografiakoneen litografiatarkkuus on 3 nm, mikä on etäisyys 30 A, ja litografian tarkkuus on 8 kertaa atomietäisyys.
Si-Si-sidosenergia on 310 kJ/mol, joten voit ymmärtää, että sidosenergia on voima, joka vetää nämä kaksi atomia erilleen, ja mitä suurempi sidosenergia on, sitä suurempi voima, jonka sinun tarvitsee vetää irti.
Tiedämme, että jokainen aine koostuu atomeista ja kiteen rakenne on säännöllinen atomijärjestely, jota kutsutaan pitkän kantaman järjestykseksi, kuten seuraava. Pienintä kideyksikköä kutsutaan soluksi, jos solu on kuutiorakenne, sitä kutsutaan tiiviiksi pakatuksi kuutioksi ja solu on kuusikulmainen rakenne, sitä kutsutaan tiiviisti pakatuksi kuusikulmaiseksi.
Yleisiä SiC-kidetyyppejä ovat 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC jne. Niiden pinoamisjärjestys c-akselin suunnassa on esitetty kuvassa.
Niistä 4H-SiC:n peruspinoamisjärjestys on ABCB... ; 6H-SiC:n peruspinoamisjärjestys on ABCACB... ; 15R-SiC:n peruspinoamisjärjestys on ABCACBCABACABCB... .
Tätä voidaan pitää tiilenä talon rakentamiseen, joissakin talotiilissä on kolme tapaa sijoittaa ne, joillain neljä tapaa sijoittaa ne, joillain on kuusi tapaa.
Näiden yleisten SiC-kidetyyppien peruskennoparametrit on esitetty taulukossa:
Mitä a, b, c ja kulmat tarkoittavat? SiC-puolijohteen pienimmän yksikkökennon rakenne on kuvattu seuraavasti:
Saman solun tapauksessa kristallirakenne on myös erilainen, tämä on kuin ostamme loton, voittonumero on 1, 2, 3, ostit 1, 2, 3 kolme numeroa, mutta jos numero on lajiteltu toisin, voittosumma on erilainen, joten saman kiteen numeroa ja järjestystä voidaan kutsua samaksi kiteeksi.
Seuraavassa kuvassa on kaksi tyypillistä pinoamistilaa, vain ylempien atomien pinoamistilassa ero, kiderakenne on erilainen.
SiC:n muodostama kiderakenne liittyy vahvasti lämpötilaan. Korkean 1900–2000 ℃:n lämpötilan vaikutuksesta 3C-SiC muuttuu hitaasti kuusikulmaiseksi SiC-polyformiksi, kuten 6H-SiC:ksi sen huonon rakenteellisen stabiiliuden vuoksi. Juuri siksi, että piikarbidin polymorfien muodostumistodennäköisyyden ja lämpötilan välillä on vahva korrelaatio sekä itse 3C-SiC:n epävakaus, 3C-SiC:n kasvunopeutta on vaikea parantaa ja valmistus vaikeaa. 4H-SiC:n ja 6H-SiC:n kuusikulmainen järjestelmä on yleisin ja helpompi valmistaa, ja niitä tutkitaan laajasti omien ominaisuuksiensa vuoksi.
SiC-kiteessä olevan SI-C-sidoksen sidoksen pituus on vain 1,89 A, mutta sitoutumisenergia on jopa 4,53 eV. Siksi sidostilan ja sitoutumisen estävän tilan välinen energiatasoero on erittäin suuri ja voidaan muodostaa laaja kaistaväli, joka on useita kertoja Si:n ja GaAs:n välillä. Suurempi kaistavälin leveys tarkoittaa, että korkean lämpötilan kiderakenne on vakaa. Siihen liittyvä tehoelektroniikka voi toteuttaa vakaan toiminnan ominaisuudet korkeissa lämpötiloissa ja yksinkertaistetun lämmönpoistorakenteen.
Si-C-sidoksen tiukka sitoutuminen tekee hilasta korkean värähtelytaajuuden eli korkean energian fononin, mikä tarkoittaa, että SiC-kiteellä on korkea kyllästettyjen elektronien liikkuvuus ja lämmönjohtavuus ja siihen liittyvillä tehoelektroniikkalaitteilla on suurempi kytkentänopeus ja luotettavuus, mikä vähentää laitteen ylikuumenemishäiriön riskiä. Lisäksi piikarbidin suurempi läpilyöntikentän voimakkuus mahdollistaa korkeampien seostuspitoisuuksien saavuttamisen ja alhaisemman päällekytkennän vastuksen.
Toiseksi piikarbidin kiteiden kehityksen historia
Vuonna 1905 tohtori Henri Moissan löysi kraatterista luonnollisen piikarbidikiteen, jonka hän havaitsi muistuttavan timanttia ja nimesi sen Mosan-timantiksi.
Itse asiassa jo vuonna 1885 Acheson sai piikarbidia sekoittamalla koksia piidioksidiin ja kuumentamalla sitä sähköuunissa. Tuolloin ihmiset luulivat sitä timanttien seokseksi ja kutsuivat sitä smirgeliksi.
Vuonna 1892 Acheson paransi synteesiprosessia, hän sekoitti kvartsihiekkaa, koksia, pienen määrän puulastua ja NaCl:a ja lämmitti sen valokaariuunissa 2700 ℃:seen ja sai onnistuneesti hilseileviä piikarbidikiteitä. Tämä piikarbidikiteiden syntetisointimenetelmä tunnetaan Acheson-menetelmänä, ja se on edelleen yleisin menetelmä piikarbidihioma-aineiden valmistuksessa teollisuudessa. Synteettisten raaka-aineiden alhaisen puhtauden ja karkean synteesiprosessin vuoksi Acheson-menetelmä tuottaa enemmän piikarbidin epäpuhtauksia, huonon kiteen eheyden ja pienen kiteen halkaisijan, mikä on vaikea täyttää puolijohdeteollisuuden vaatimuksia suurikokoisille, erittäin puhtaille ja korkealle. -laadukkaita kiteitä, eikä niitä voida käyttää elektronisten laitteiden valmistukseen.
Lely of Philips Laboratory ehdotti uutta menetelmää piikarbidin yksittäiskiteiden kasvattamiseen vuonna 1955. Tässä menetelmässä grafiittiupokasta käytetään kasvatusastiana, piikarbidijauhekitettä käytetään raaka-aineena piikarbidikiteiden kasvattamiseen ja huokoista grafiittia käytetään eristämiseen. ontto alue kasvavan raaka-aineen keskeltä. Kasvattaessa grafiittiupokas kuumennetaan 2500 ℃:een Ar- tai H2-ilmakehässä, ja perifeerinen piikarbidijauhe sublimoidaan ja hajotetaan Si- ja C-höyryfaasiaineiksi, ja piikarbidikide kasvatetaan keskionttoalueella kaasun jälkeen. virtaus välittyy huokoisen grafiitin läpi.
Kolmanneksi piikarbidin kiteiden kasvutekniikka
SiC:n yksikiteinen kasvu on vaikeaa sen omien ominaisuuksien vuoksi. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että ei ole nestefaasia, jonka stökiömetrinen suhde Si:C = 1:1 ilmakehän paineessa, eikä sitä voida kasvattaa kypsemmillä kasvatusmenetelmillä, joita käytetään puolijohteen nykyisessä valtavirran kasvuprosessissa. teollisuus - cZ-menetelmä, putoavan upokkaan menetelmä ja muut menetelmät. Teoreettisen laskennan mukaan vain kun paine on suurempi kuin 10E5atm ja lämpötila yli 3200℃, voidaan saada Si:C = 1:1 liuoksen stökiömetrinen suhde. Tämän ongelman voittamiseksi tutkijat ovat tehneet hellittämättömiä ponnisteluja ehdottaakseen erilaisia menetelmiä korkealaatuisten, suurikokoisten ja halpojen piikarbidikiteiden saamiseksi. Tällä hetkellä tärkeimmät menetelmät ovat PVT-menetelmä, nestefaasimenetelmä ja korkean lämpötilan höyrykemiallinen pinnoitusmenetelmä.
Postitusaika: 24.1.2024