Аввалан, сохтор ва хосиятҳои кристалл SiC.
SiC як пайвастагии дуӣ мебошад, ки аз элементи Si ва унсури С дар таносуби 1:1, яъне 50% кремний (Si) ва 50% карбон (C) ташкил карда шудааст ва воҳиди асосии сохтории он тетраэдри SI-C мебошад.
Диаграммаи схематикии сохтори тетраэдри карбиди кремний
Масалан, атомҳои Si аз рӯи диаметри калон, ба себ баробаранд ва атомҳои С аз рӯи диаметри хурд, ба афлесун баробаранд ва миқдори баробари афлесун ва себ ҷамъ шуда, кристали SiC-ро ташкил медиҳанд.
SiC як пайвастагии дуӣ аст, ки дар он фосилаи атоми пайванди Si-Si 3,89 А аст, ин фосиларо чӣ гуна бояд фаҳмид?Дар айни замон, беҳтарин мошини литография дар бозор дорои дақиқии литографияи 3 нм мебошад, ки масофаи 30А мебошад ва дақиқии литография аз масофаи атомӣ 8 маротиба зиёдтар аст.
Энергияи пайванди Si-Si 310 кҶ/мол аст, бинобар ин шумо метавонед бифаҳмед, ки энергияи пайванд қувваест, ки ин ду атомро аз ҳам ҷудо мекунад ва ҳар қадар энергияи пайванд зиёд бошад, ҳамон қадар қуввае, ки шумо бояд ҷудо кунед.
Масалан, атомҳои Si аз рӯи диаметри калон, ба себ баробаранд ва атомҳои С аз рӯи диаметри хурд, ба афлесун баробаранд ва миқдори баробари афлесун ва себ ҷамъ шуда, кристали SiC-ро ташкил медиҳанд.
SiC як пайвастагии дуӣ аст, ки дар он фосилаи атоми пайванди Si-Si 3,89 А аст, ин фосиларо чӣ гуна бояд фаҳмид?Дар айни замон, беҳтарин мошини литография дар бозор дорои дақиқии литографияи 3 нм мебошад, ки масофаи 30А мебошад ва дақиқии литография аз масофаи атомӣ 8 маротиба зиёдтар аст.
Энергияи пайванди Si-Si 310 кҶ/мол аст, бинобар ин шумо метавонед бифаҳмед, ки энергияи пайванд қувваест, ки ин ду атомро аз ҳам ҷудо мекунад ва ҳар қадар энергияи пайванд зиёд бошад, ҳамон қадар қуввае, ки шумо бояд ҷудо кунед.
Диаграммаи схематикии сохтори тетраэдри карбиди кремний
Масалан, атомҳои Si аз рӯи диаметри калон, ба себ баробаранд ва атомҳои С аз рӯи диаметри хурд, ба афлесун баробаранд ва миқдори баробари афлесун ва себ ҷамъ шуда, кристали SiC-ро ташкил медиҳанд.
SiC як пайвастагии дуӣ аст, ки дар он фосилаи атоми пайванди Si-Si 3,89 А аст, ин фосиларо чӣ гуна бояд фаҳмид?Дар айни замон, беҳтарин мошини литография дар бозор дорои дақиқии литографияи 3 нм мебошад, ки масофаи 30А мебошад ва дақиқии литография аз масофаи атомӣ 8 маротиба зиёдтар аст.
Энергияи пайванди Si-Si 310 кҶ/мол аст, бинобар ин шумо метавонед бифаҳмед, ки энергияи пайванд қувваест, ки ин ду атомро аз ҳам ҷудо мекунад ва ҳар қадар энергияи пайванд зиёд бошад, ҳамон қадар қуввае, ки шумо бояд ҷудо кунед.
Масалан, атомҳои Si аз рӯи диаметри калон, ба себ баробаранд ва атомҳои С аз рӯи диаметри хурд, ба афлесун баробаранд ва миқдори баробари афлесун ва себ ҷамъ шуда, кристали SiC-ро ташкил медиҳанд.
SiC як пайвастагии дуӣ аст, ки дар он фосилаи атоми пайванди Si-Si 3,89 А аст, ин фосиларо чӣ гуна бояд фаҳмид?Дар айни замон, беҳтарин мошини литография дар бозор дорои дақиқии литографияи 3 нм мебошад, ки масофаи 30А мебошад ва дақиқии литография аз масофаи атомӣ 8 маротиба зиёдтар аст.
Энергияи пайванди Si-Si 310 кҶ/мол аст, бинобар ин шумо метавонед бифаҳмед, ки энергияи пайванд қувваест, ки ин ду атомро аз ҳам ҷудо мекунад ва ҳар қадар энергияи пайванд зиёд бошад, ҳамон қадар қуввае, ки шумо бояд ҷудо кунед.
Мо медонем, ки ҳар як модда аз атомҳо иборат аст ва сохтори кристалл ҷойгиршавии мунтазами атомҳо мебошад, ки онро тартиби дарозмуддат меноманд, ба монанди зерин.Хурдтарин воҳиди кристаллро ҳуҷайра меноманд, агар ҳуҷайра сохтори кубӣ бошад, онро куби ба ҳам наздик ва ҳуҷайра сохтори шашкунҷа дошта бошад, онро шашкунҷаи наздик меноманд.
Навъҳои маъмули кристаллҳои SiC 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC ва ғайраҳоро дар бар мегиранд. Пайдарпаии stacking онҳо дар самти меҳвари c дар расм нишон дода шудааст.
Дар байни онҳо, пайдарпаии асосии stacking 4H-SiC аст ABCB... ;пайдарпаии асосии stacking 6H-SiC аст ABCACB... ;пайдарпаии асосии stacking 15R-SiC ABCACBCABACABCB аст... .
Инро метавон хишт барои сохтани хона дидан мумкин аст, ки баъзе хиштҳои хона се тарзи ҷойгиркунӣ доранд, баъзеҳо чор роҳ доранд, баъзеҳо шаш роҳ доранд.
Параметрҳои асосии ҳуҷайраҳои ин намудҳои маъмули кристалл SiC дар ҷадвал нишон дода шудаанд:
a, b, c ва кунҷҳо чӣ маъно доранд?Сохтори хурдтарин ҳуҷайраи воҳиди нимноқилҳои SiC ба таври зерин тавсиф карда мешавад:
Дар сурати як ҳуҷайра, сохтори булӯр низ гуногун хоҳад буд, ин мисли мо лотерея мехарем, рақами бурднок 1, 2, 3 аст, шумо 1, 2, 3 се рақам харидед, аммо агар рақам ба тартиб оварда шавад гуногун, маблағи бурди гуногун аст, Пас, шумораи ва тартиби кристалл ҳамон, мумкин аст кристалл ҳамон номида мешавад.
Дар расми зерин ду намуди stacking хос нишон медиҳад, танҳо тафовут дар ҳолати stacking аз атомҳои боло, сохтори кристалл гуногун аст.
Сохтори кристалл, ки аз ҷониби SiC ба вуҷуд омадааст, бо ҳарорат сахт алоқаманд аст.Дар зери таъсири ҳарорати баланди 1900 ~ 2000 ℃, 3C-SiC аз сабаби устувории сусти сохтории он оҳиста ба полиформаи шашкунҷаи SiC ба монанди 6H-SiC табдил меёбад.Маҳз аз сабаби таносуби қавӣ байни эҳтимолияти пайдоиши полиморфҳои SiC ва ҳарорат ва ноустувории худи 3C-SiC, суръати афзоиши 3C-SiC беҳтар кардан душвор аст ва омодагӣ душвор аст.Системаи шашкунҷаи 4H-SiC ва 6H-SiC маъмултарин ва осонтар омодашуда мебошанд ва аз рӯи хусусиятҳои худ васеъ омӯхта мешаванд.
Дарозии пайванди пайванди SI-C дар кристалл SiC ҳамагӣ 1,89А аст, аммо энергияи пайвастшавӣ то 4,53эВ баланд аст.Аз ин рӯ, фосилаи сатҳи энергетикӣ байни ҳолати пайвастшавӣ ва ҳолати зиддипайвандӣ хеле калон аст ва фосилаи фарох ба вуҷуд омадан мумкин аст, ки якчанд маротиба аз Si ва GaAs аст.Паҳнои баландии банд маънои онро дорад, ки сохтори булӯрии ҳарорати баланд устувор аст.Электроникаи энергетикии алоқаманд метавонад хусусиятҳои кори мӯътадилро дар ҳарорати баланд ва сохтори соддашудаи паҳншавии гармиро дарк кунад.
Пайвастшавии зичии пайванди Si-C торро ба басомади баланди ларзиш, яъне фонони баланди энергетикӣ водор мекунад, ки ин маънои онро дорад, ки кристалл SiC дорои ҳаракати баланди электронии тофта ва гузариши гармӣ мебошад ва дастгоҳҳои электронии ба он алоқаманд суръати баландтари гузариш ва эътимоднокӣ, ки хатари нокомии ҳарорати аз ҳад зиёди дастгоҳро коҳиш медиҳад.Илова бар ин, қувваи баланди майдони шикастани SiC ба он имкон медиҳад, ки консентратсияи баландтари допинг ба даст орад ва муқовимати камтар дошта бошад.
Дуюм, таърихи инкишофи кристаллҳои SiC
Дар соли 1905 доктор Анри Мойсан дар кратер кристали табиии SiC-ро кашф кард, ки вай ба алмос шабоҳат дорад ва онро алмоси Мосан номид.
Дарвоқеъ, ҳанӯз дар соли 1885 Ачесон SiC-ро тавассути омехта кардани кокс бо кремний ва гарм кардани он дар печи барқӣ ба даст овард.Он вақт одамон онро омехтаи алмосҳо медонистанд ва онро зумурра меномиданд.
Дар соли 1892 Ачесон раванди синтезро такмил дода, реги кварц, кокс, миқдори ками микросхемаҳои ҳезум ва NaCl-ро омехта карда, онро дар печи камони барқӣ то 2700 ℃ гарм кард ва бомуваффақият кристаллҳои пулакшакли SiC ба даст овард.Ин усули синтези кристаллҳои SiC ҳамчун усули Ачесон маълум аст ва ҳоло ҳам усули асосии истеҳсоли абразивҳои SiC дар саноат мебошад.Аз сабаби тозагии пасти ашёи хоми синтетикӣ ва раванди синтези ноҳамвор, усули Ачесон бештар омехтаҳои SiC, якпорчагии кристаллӣ ва диаметри хурди кристаллро ба вуҷуд меорад, ки қонеъ кардани талаботи саноати нимноқилҳо барои андозаи калон, тозагии баланд ва баланд душвор аст. -кристаллҳои босифат ва барои истеҳсоли дастгоҳҳои электронӣ истифода намешаванд.
Лели аз Лабораторияи Philips дар соли 1955 усули нави парвариши монокристалҳои SiC-ро пешниҳод кард. Дар ин усул тигели графитӣ ҳамчун зарфи афзоиш, кристали хокаи SiC ҳамчун ашёи хом барои парвариши кристаллҳои SiC ва графити ковок барои ҷудо кардан истифода мешавад. майдони холй аз маркази ашьёи хоми руёндашуда.Ҳангоми афзоиш, тигели графитӣ дар зери атмосфераи Ar ё H2 то 2500 ℃ гарм карда мешавад ва хокаи периферии SiC сублиматсия карда мешавад ва ба моддаҳои фазаи буғи Si ва C таҷзия мешавад ва кристалл SiC дар минтақаи холӣ пас аз газ парвариш карда мешавад. ҷараён ба воситаи графити ковок мегузарад.
Сеюм, технологияи афзоиши булӯр SiC
Афзоиши монокристалии SiC аз сабаби хусусиятҳои худ душвор аст.Ин асосан аз он иборат аст, ки фазаи моеъ бо таносуби стехиометрии Si: C = 1: 1 дар фишори атмосфера вуҷуд надорад ва онро бо усулҳои нисбатан баркамол парвариш кардан, ки дар раванди ҳозираи рушди нимноқил истифода мешаванд, парвариш кардан мумкин нест. саноат — усули cZ, усули афтидан тигель ва дигар усулхо.Тибқи ҳисобҳои назариявӣ, танҳо вақте ки фишор аз 10E5atm ва ҳарорат аз 3200 ℃ баландтар аст, таносуби стехиометрии Si: C = 1: 1 маҳлулро ба даст овардан мумкин аст.Барои бартараф кардани ин мушкилот, олимон кӯшишҳои пайвастаро ба харҷ доданд, то усулҳои гуногуни ба даст овардани кристаллҳои баландсифат, андозаи калон ва кристаллҳои арзони SiC пешниҳод кунанд.Дар айни замон, усулҳои асосӣ усули PVT, усули фазаи моеъ ва усули таҳшинсозии химиявии буғи ҳарорати баланд мебошанд.
Вақти фиристодан: январ-24-2024