1. နိဒါန်း
ဆယ်စုနှစ်များစွာကြာ သုတေသနပြုခဲ့သော်လည်း၊ ဆီလီကွန်အလွှာပေါ်တွင် စိုက်ပျိုးထားသော heteroepitaxial 3C-SiC သည် စက်မှုအီလက်ထရွန်နစ်အသုံးချမှုများအတွက် လုံလောက်သော ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို မရရှိနိုင်သေးပါ။ ကြီးထွားမှုကို ပုံမှန်အားဖြင့် Si(100) သို့မဟုတ် Si(111) အလွှာများတွင် လုပ်ဆောင်ပြီး တစ်ခုစီသည် ထူးခြားသောစိန်ခေါ်မှုများကို တင်ပြသည်- အဆင့် (100) အတွက် ဆန့်ကျင်သည့် ဒိုမိန်းများနှင့် (111) အတွက် ကွဲအက်နေသည်။ [111] အသားပေးရုပ်ရှင်များသည် ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆ၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သော မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် ဖိစီးမှုနည်းသော လက္ခဏာများဖြစ်သည့် (110) နှင့် (211) ကဲ့သို့သော အစားထိုး တိမ်းညွှတ်မှုများကို ကောင်းစွာလေ့လာထားဆဲဖြစ်သည်။ လက်ရှိ ဒေတာအရ အကောင်းမွန်ဆုံး ကြီးထွားမှု အခြေအနေများသည် ဦးတည်ချက် သီးသန့်ဖြစ်ပြီး စနစ်တကျ စုံစမ်းစစ်ဆေးမှု ရှုပ်ထွေးနိုင်သည်ဟု အကြံပြုထားသည်။ ထူးခြားသည်မှာ၊ 3C-SiC heteroepitaxy အတွက် မြင့်မားသော-Miller-index Si substrates (ဥပမာ၊ (311)၊ (510)) ကိုအသုံးပြုခြင်းအား အစီရင်ခံခြင်းမရှိသေးဘဲ၊ ဦးတည်ချက်-မူတည်သော ကြီးထွားမှုယန္တရားများဆိုင်ရာ စူးစမ်းလေ့လာမှုအတွက် အရေးပါသောအခန်းကို ချန်ထားခဲ့သည်။
၂။သမ္ဘာ
3C-SiC အလွှာများကို SiH4/C3H8/H2 ရှေ့ပြေးနမူနာဓာတ်ငွေ့များကို အသုံးပြု၍ လေထု-ဖိအား ဓာတုအငွေ့ထုတ်ခြင်း (CVD) မှတစ်ဆင့် အပ်နှံခဲ့သည်။ အလွှာများသည် 1 cm² Si wafer များဖြစ်သည်- (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553) နှင့် (995)။ 2° off-cut wafers များကို ထပ်လောင်းစမ်းသပ်ခဲ့သည့် (100) မှလွဲ၍ အလွှာအားလုံးသည် ဝင်ရိုးပေါ်တွင် ရှိနေပါသည်။ ကြီးထွားမှုအကြိုသန့်ရှင်းရေးတွင် methanol တွင် ultrasonic degreasing ပါဝင်ပါသည်။ ကြီးထွားမှုပရိုတိုကောတွင် 1000°C တွင် H2 annealing ဖြင့် ဇာတိအောက်ဆိုဒ်ကို ဖယ်ရှားခြင်း ပါ၀င်ပြီး စံနှစ်ဆင့် လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့် နောက်တွင် 1165°C တွင် 12 sccm C3H8 နှင့် 12 scm C3H8 နှင့် epitaxy တွင် မိနစ် 60 ကြာ epitaxy (C/Si ratio = 4) H. 2cm နှင့် 35cm ကို အသုံးပြုထားသည်။ တိုးတက်မှုတစ်ခုစီတွင် မတူညီသော Si orientations လေးခုမှ 5 ခုအထိ ပါဝင်ပြီး အနည်းဆုံး ရည်ညွှန်း wafer တစ်ခု (100) ပါဝင်ပါသည်။
3. ရလဒ်များနှင့် ဆွေးနွေးမှု
Si substrates အမျိုးမျိုးတွင် ပေါက်ရောက်သော 3C-SiC အလွှာများ၏ ပုံသဏ္ဍာန်သည် ကွဲပြားသော မျက်နှာပြင်အသွင်အပြင်နှင့် ကြမ်းတမ်းမှုကို ပြသသည်။ အမြင်အားဖြင့် Si(100)၊ (211)၊ (311)၊ (553) နှင့် (995) တွင် စိုက်ပျိုးထားသော နမူနာများသည် ကြေးမုံသဏ္ဍာန်နှင့်တူပြီး အချို့မှာ နို့စိမ်း ((331)၊ (510)) မှ မှိုင်းမှိုင်း ((110)၊ (111)) အထိဖြစ်သည်။ အချောဆုံး မျက်နှာပြင်များ (အကောင်းမွန်ဆုံး အသေးစားတည်ဆောက်ပုံ) ကို (100)2° off နှင့် (995) substrate များတွင် ရရှိခဲ့သည်။ မှတ်သားစရာကောင်းသည်မှာ၊ ပုံမှန်အားဖြင့် စိတ်ဖိစီးမှုများသော 3C-SiC(111) အပါအဝင် အအေးခံပြီးနောက် အလွှာအားလုံးသည် အက်ကွဲကင်းစင်နေခဲ့သည်။ ကန့်သတ်ထားသောနမူနာအရွယ်အစားသည် ကွဲအက်ခြင်းကို တားဆီးနိုင်သော်လည်း အချို့နမူနာများသည် အပူချိန်ဖိစီးမှုကြောင့် 1000× ချဲ့ထွင်မှုဖြင့် အလင်းပြနိုင်သော အဏုကြည့်မှန်ဘီလူးအောက်တွင် ထောက်လှမ်းနိုင်သော (30-60 μm မှ 60 µm လှည့်ပတ်မှု) ကိုပြသထားသည်။ Si(111)၊ (211) နှင့် (553) တွင် ပေါက်ရောက်သော အညွှတ်အလွှာများ သည် ပုံဆောင်ခဲပုံသဏ္ဍာန် တိမ်းညွှတ်မှု နှင့် ဆက်နွှယ်ရန် လိုအပ်သော တွန်းအားကို ညွှန်ပြသော အပေါက်ပုံစံများကို ပြသထားသည်။
ပုံ 1 သည် Si substrate များပေါ်တွင် ပေါက်ရောက်သော 3C-SC အလွှာများ၏ ရလဒ်များကို XRD နှင့် AFM (20 × 20 μ m2) တွင် အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြသည်။
Atomic force microscopy (AFM) ပုံရိပ်များ (ပုံ။ 2) မှ အထောက်အပံပြုထားသော optical observations။ Root-mean-square (RMS) တန်ဖိုးများသည် (100) 2° off နှင့် (995) substrates ပေါ်ရှိ အချောဆုံး မျက်နှာပြင်များကို အတည်ပြုခဲ့ပြီး 400-800 nm နှစ်ဖက်အတိုင်းအတာရှိသော စပါးနှင့်တူသော အဆောက်အဦများ ပါဝင်ပါသည်။ ကြီးထွားလာသော အလွှာ (၁၁၀) သည် အကြမ်းဆုံးဖြစ်ပြီး ရှည်လျားသော နှင့်/သို့မဟုတ် ရံဖန်ရံခါ ချွန်ထက်သော နယ်နိမိတ်များ နှင့် အပြိုင် အသွင်အပြင်သည် အခြားသော လမ်းကြောင်း ((331)၊ (510)) တွင် ပေါ်နေပါသည်။ X-ray diffraction (XRD) θ-2θ စကန်ဖတ်ခြင်း (ဇယား 1 တွင် အကျဉ်းချုပ်) သည် 3C-SiC(111) နှင့် (110) ရောစပ်ထားသည့် 3C-SiC(110) နှင့် polycrystallinity ကို ညွှန်ပြသော Si(110) မှလွဲ၍ အောက်-Miller-index အလွှာအတွက် အောင်မြင်သော heteroepitaxy ကိုပြသခဲ့သည်။ ဤတိမ်းညွှတ်မှုပေါင်းစပ်ခြင်းကို Si(110) အတွက် ယခင်က အစီရင်ခံခဲ့သည်၊ အချို့သောလေ့လာမှုများက သီးသန့် (111)-oriented 3C-SiC ကို လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သော်လည်း တိုးတက်မှုအခြေအနေ ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်လုပ်ဆောင်ခြင်းသည် အရေးကြီးသည်ဟု အကြံပြုထားသည်။ Miller အညွှန်းကိန်း ≥5 ((510), (553), (995))၊ ဤ ဂျီသြမေတြီတွင် ကွဲပြားခြင်းမရှိသောကြောင့် စံ θ-2θ ဖွဲ့စည်းမှုပုံစံတွင် XRD အထွတ်အထိပ်များကို ရှာမတွေ့ပါ။ အညွှန်းနည်းသော 3C-SiC အမြင့်ဆုံးတောင်များ မရှိခြင်း (ဥပမာ၊ (111)၊ (200))) သည် အညွှန်းကိန်းနိမ့်လေယာဉ်များမှ ကွဲလွဲမှုကို သိရှိရန် နမူနာ တိမ်းစောင်းမှု လိုအပ်ပြီး ပုံဆောင်ခဲတစ်ခုတည်း ကြီးထွားမှုကို အကြံပြုသည်။
ပုံ 2 သည် CFC ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံအတွင်း လေယာဉ်ထောင့်ကို တွက်ချက်ပြသည်။
မြင့်မားသောအညွှန်းကိန်းနှင့် အညွှန်းနိမ့်လေယာဉ်များကြားတွင် တွက်ချက်ထားသော ပုံဆောင်ခဲထောင့်များ (ဇယား 2) သည် ကြီးမားသောလွဲမှားမှုများ (>10°) ကိုပြသထားသည်၊ စံ θ-2θ စကင်န်များတွင် ၎င်းတို့၏ ပျက်ကွက်မှုကို ရှင်းပြထားသည်။ ထို့ကြောင့် ၎င်း၏ ပုံမှန်မဟုတ်သော သေးငယ်သော ပုံသဏ္ဍာန် (ကော်လံနာ ကြီးထွားမှု သို့မဟုတ် အမွှာဖြစ်နိုင်ချေ) နှင့် ကြမ်းတမ်းမှုနည်းခြင်းကြောင့် ဝင်ရိုးစွန်းပုံသဏ္ဍာန် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းအား (995) ကို ဦးတည်သည့်နမူနာတွင် ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ Si substrate နှင့် 3C-SiC အလွှာမှ (111) တိုင်ကိန်းဂဏန်းများ (ပုံ. 3) တို့သည် အမွှာမွှာမွှားမပါဘဲ epitaxial ကြီးထွားမှုကို အတည်ပြုသည်။ သီအိုရီ (111)-(995) ထောင့်နှင့် ကိုက်ညီသော ဗဟိုအစက်သည် χ≈15° တွင် ပေါ်လာသည်။ χ=62°/φ=93.3° တွင် မခန့်မှန်းနိုင်သော အားနည်းသောနေရာတစ်ခုရှိသော်လည်း စီမက်ထရီ-ညီမျှသော အစက်သုံးစက် (χ=56.2°/φ=269.4°၊ χ=79°/φ=146.7° နှင့် 33.6°) တွင် ပေါ်လာသည်။ φ-စကင်န်များတွင် အစက်အပြောက်အကျယ်မှတစ်ဆင့် အကဲဖြတ်ထားသော ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးသည် ကိန်းဂဏန်းအတွက် လှုပ်ခတ်နေသောမျဉ်းကွေးတိုင်းတာမှုများ လိုအပ်သော်လည်း အလားအလာကောင်းပုံပေါ်သည်။ (510) နှင့် (553) နမူနာများအတွက် ဝင်ရိုးစွန်းကိန်းဂဏန်းများသည် ၎င်းတို့၏ epitaxial သဘောသဘာဝကို အတည်ပြုရန် ပြီးမြောက်ရန်ကျန်နေသေးသည်။
ပုံ 3 သည် Si substrate (a) နှင့် 3C-SiC အလွှာ (b) ၏ (111) ခုကိုပြသသည့် (995) oriented sample တွင်မှတ်တမ်းတင်ထားသော XRD peak diagram ကိုပြသသည်။
4. နိဂုံး
Heteroepitaxial 3C-SiC သည် polycrystalline ပစ္စည်းကို ထုတ်ပေးသည့် (110) မှလွဲ၍ Si orientations အများစုတွင် အောင်မြင်သည်။ Si(100)2° off နှင့် (995) substrates များသည် အချောဆုံး အလွှာများ (RMS <1 nm) ကို ထုတ်ပေးပြီး (111)၊ (211) နှင့် (553) တို့သည် သိသိသာသာ ဦးညွှတ်ခြင်း (30-60 μm) ကို ပြသသည်။ အညွှန်းကိန်းမြင့်အလွှာများသည် θ-2θ အထွတ်အထိပ်များမရှိသောကြောင့် epitaxy ကိုအတည်ပြုရန် အဆင့်မြင့် XRD လက္ခဏာရပ်များ (ဥပမာ၊ တိုင်ပုံများ) လိုအပ်သည်။ လက်ရှိလုပ်ဆောင်နေသောလုပ်ငန်းတွင် လှုပ်ခတ်နေသောမျဉ်းကွေးတိုင်းတာခြင်း၊ Raman ဖိစီးမှုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းနှင့် ဤစူးစမ်းလေ့လာမှုကို အပြီးသတ်ရန်အတွက် ထပ်လောင်းအညွှန်းကိန်းမြင့်မားသော ဦးတည်ချက်များကို ချဲ့ထွင်ခြင်းတို့ပါဝင်သည်။
ဒေါင်လိုက်ပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်သူအနေဖြင့် XKH သည် 4H/6H-N၊ 4H-Semi၊ 4H/6H-P နှင့် 3C-SiC အချင်း 2-လက်မမှ 12-လက်မအထိ ရရှိနိုင်သော စံချိန်စံညွှန်းနှင့် အမျိုးအစားများကို ပြည့်စုံသော ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာများနှင့်အတူ ပရော်ဖက်ရှင်နယ် စိတ်ကြိုက်စီမံဆောင်ရွက်ပေးသည့် ဝန်ဆောင်မှုများကို ပေးဆောင်ပါသည်။ ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှု၊ တိကျသောစက်ပြုပြင်ခြင်းနှင့် အရည်အသွေးအာမခံချက်တို့တွင် ကျွန်ုပ်တို့၏ အဆုံးမှအဆုံးကျွမ်းကျင်မှုကျွမ်းကျင်မှုသည် ပါဝါအီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်း၊ RF နှင့် ပေါ်ပေါက်လာသောအပလီကေးရှင်းများအတွက် အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်သောဖြေရှင်းချက်များကိုသေချာစေသည်။
စာတိုက်အချိန်- သြဂုတ်-၀၈-၂၀၂၅