1. Кереш сүз
Дистә еллар дәвамында үткәрелгән тикшеренүләргә карамастан, кремний субстратларында үстерелгән гетероэпитаксиаль 3C-SiC әле сәнәгать электрон кушымталары өчен җитәрлек кристалл сыйфатына ирешә алмады. Үсеш гадәттә Si(100) яки Si(111) субстратларында башкарыла, һәрберсе аерым кыенлыклар тудыра: (100) өчен антифаза доменнары һәм (111) өчен крекинг. [111] юнәлешле пленкалар кимү тыгызлыгы, яхшыртылган өслек морфологиясе һәм түбәнрәк көчәнеш кебек өметле үзенчәлекләр күрсәтсә дә, (110) һәм (211) кебек альтернатив юнәлешләр әлегә кадәр өйрәнелмәгән. Булган мәгълүматлар оптималь үсеш шартларының юнәлешкә бәйле булырга мөмкинлеген күрсәтә, бу системалы тикшеренүләрне катлауландыра. Шунысы игътибарга лаек, 3C-SiC гетероэпитаксиясе өчен югарырак Миллер индекслы Si субстратларын (мәсәлән, (311), (510)) куллану турында беркайчан да хәбәр ителмәгән, бу юнәлешкә бәйле үсеш механизмнары буенча тикшеренүләр өчен зур урын калдыра.
2. Эксперименталь
3C-SiC катламнары SiH4/C3H8/H2 прекурсор газларын кулланып атмосфера басымы астында химик пар белән каплау (CVD) ярдәмендә салынган. Субстратлар төрле юнәлештәге 1 см² Si пластиналарыннан торган: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553) һәм (995). Барлык субстратлар да күчәрдә урнашкан, (100) дан кала, анда 2° киселгән пластиналар өстәмә рәвештә тикшерелгән. Үсеш алды чистарту метанолда ультратавыш майсызландыруны үз эченә алган. Үсеш протоколы 1000°C температурада H2 җылыту аша табигый оксидны чыгаруны, аннары стандарт ике этаплы процессны үз эченә алды: 1165°C температурада 12 scm C3H8 белән 10 минут карбюризацияләү, аннары 1350°C температурада 60 минут эпитаксияләү (C/Si нисбәте = 4) 1,5 scm SiH4 һәм 2 scm C3H8 кулланып. Һәр үсеш этабында дүрттән бишкә кадәр төрле Si ориентациясе, кимендә бер (100) эталон пластинасы бар иде.
3. Нәтиҗәләр һәм фикер алышу
Төрле Si субстратларында үстерелгән 3C-SiC катламнарының морфологиясе (1 нче рәсем) ачык өслек үзенчәлекләрен һәм тупаслыгын күрсәтте. Күзгә күренгәнчә, Si(100), (211), (311), (553) һәм (995) өслекләрендә үстерелгән үрнәкләр көзге кебек күренде, ә башкалары сөтсыман ((331), (510)) төссездән тонык ((110), (111)) төскә кадәр төрле иде. Иң шома өслекләр (иң нечкә микроструктураны күрсәтүче) (100)2° һәм (995) субстратларында алынды. Гаҗәп хәл, барлык катламнар да суынганнан соң ярыкларсыз калды, шул исәптән гадәттә көчәнешкә бирешүче 3C-SiC(111) да. Чикләнгән үрнәк күләме ярылуга комачаулаган булырга мөмкин, гәрчә кайбер үрнәкләрдә тупланган җылылык көчәнеше аркасында оптик микроскопия астында 1000× зурайтуда ачыкланырлык бөгелгәнлек (үзәктән кырыйга 30-60 мкм тайпылыш) күзәтелгән. Si(111), (211) һәм (553) субстратларында үстерелгән биек бөгелгән катламнар тартылу деформациясен күрсәтүче батынкы формалар күрсәттеләр, бу кристаллографик ориентация белән корреляцияләү өчен өстәмә эксперименталь һәм теоретик эшләр таләп итте.
1 нче рәсемдә төрле юнәлештәге Si субстратларында үстерелгән 3C-SC катламнарының рентген һәм AFM (20 × 20 μ м2 да сканерлау) нәтиҗәләре кыскача күрсәтелгән.
Атом көче микроскопиясе (AFM) рәсемнәре (2 нче рәсем) оптик күзәтүләрне раслады. Тамыр уртача квадрат (RMS) кыйммәтләре (100)2° читтә һәм (995) субстратлардагы иң шома өслекләрне раслады, аларда 400-800 нм ян үлчәмле бөртексыман структуралар бар. (110) үскән катлам иң тупас иде, ә башка юнәлешләрдә вакыт-вакыт кискен чикләр белән озынча һәм/яки параллель үзенчәлекләр күренде ((331), (510)). Рентген дифракциясе (XRD) θ-2θ сканерлаулары (1 нче таблицада кыскача күрсәтелгән) түбән Миллер индекслы субстратлар өчен уңышлы гетероэпитаксияне күрсәтте, Si(110) поликристалллыкны күрсәтүче катнаш 3C-SiC(111) һәм (110) пикларын күрсәтте. Бу юнәлешне кушу турында элек Si(110) өчен хәбәр ителгән иде, гәрчә кайбер тикшеренүләрдә (111) юнәлешле 3C-SiC күзәтелде, бу үсеш шартларын оптимизацияләү бик мөһим икәнен күрсәтә. Миллер индекслары ≥5 ((510), (553), (995)) өчен, стандарт θ-2θ конфигурациясендә XRD пиклары ачыкланмады, чөнки бу югары индекслы яссылыклар бу геометриядә дифракцияләнми. Түбән индекслы 3C-SiC пикларының булмавы (мәсәлән, (111), (200)) монокристалл үсешне күрсәтә, түбән индекслы яссылыклардан дифракцияне ачыклау өчен үрнәкне авыштыруны таләп итә.
2 нче рәсемдә CFC кристалл структурасындагы яссылык почмагын исәпләү күрсәтелгән.
Югары индекслы һәм түбән индекслы яссылыклар арасындагы исәпләнгән кристаллографик почмаклар (2 нче таблица) зур ориентация бозылуларын (>10°) күрсәтте, бу аларның стандарт θ-2θ сканерлауларында булмавын аңлатты. Шуңа күрә полюс фигурасы анализы (995) юнәлешле үрнәктә аның гадәти булмаган гранулалы морфологиясе (потенциаль рәвештә багана формасындагы үсеш яки игезәклектән) һәм түбән тупаслыгы аркасында үткәрелде. Si субстратыннан һәм 3C-SiC катламыннан алынган (111) полюс фигуралары (3 нче рәсем) диярлек бер үк иде, бу игезәкләшмичә эпитаксиаль үсешне раслады. Үзәк нокта χ≈15° да күренде, бу теоретик (111)-(995) почмагына туры килә. Көтелгән позицияләрдә өч симметриягә эквивалент нокта күренде (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° һәм 33.6°), гәрчә χ=62°/φ=93.3° да көтелмәгән зәгыйфь нокта өстәмә тикшеренү таләп итә. φ-сканерлауда нокта киңлеге аша бәяләнә торган кристалл сыйфаты өметле булып күренә, гәрчә саннарны билгеләү өчен тирбәлү кәкресен үлчәү кирәк булса да. (510) һәм (553) үрнәкләренең полюс фигураларын аларның фаразланган эпитаксиаль табигатен раслау өчен тәмамларга кирәк.
3 нче рәсемдә (995) юнәлешле үрнәктә язылган XRD пик диаграммасы күрсәтелгән, ул Si субстратының (a) һәм 3C-SiC катламының (b) (111) яссылыкларын күрсәтә.
4. Йомгаклау
Гетероэпитаксиаль 3C-SiC үсеше күпчелек Si юнәлешләрендә уңышлы булды, (110), алар поликристалл материал бирде. Si(100)2° га китү һәм (995) субстратлар иң шома катламнарны барлыкка китерде (RMS <1 нм), ә (111), (211) һәм (553) сизелерлек бөгелгәнлек күрсәттеләр (30-60 мкм). Югары индекслы субстратлар θ-2θ пиклары булмау сәбәпле эпитаксияне раслау өчен алга киткән XRD характеристикасын (мәсәлән, полюс фигуралары) таләп итә. Дәвам итүче эш тирбәнү кәкресен үлчәүләрен, Раман көчәнешен анализлауны һәм бу тикшеренү тикшеренүен тәмамлау өчен өстәмә югары индекслы юнәлешләргә киңәйтүне үз эченә ала.
Вертикаль интеграцияләнгән җитештерүче буларак, XKH кремний карбиды субстратларының тулы портфолиосы белән профессиональ шәхси эшкәртү хезмәтләрен күрсәтә, 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P һәм 3C-SiC кебек стандарт һәм махсуслаштырылган төрләрне тәкъдим итә, алар диаметрлары 2 дюймнан 12 дюймга кадәр. Кристалл үстерү, төгәл эшкәртү һәм сыйфатны тәэмин итү өлкәсендәге тулы тәҗрибәбез электр электроникасы, радиоешлыклар һәм яңа кушымталар өчен шәхси чишелешләр тәэмин итә.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 8 августы