1. Entwodiksyon
Malgre plizyè dizèn ane rechèch, eteroepitaksi 3C-SiC ki grandi sou substrats Silisyòm poko rive nan yon kalite kristal ase bon pou aplikasyon elektwonik endistriyèl. Kwasans lan tipikman fèt sou substrats Si(100) oswa Si(111), chak prezante defi diferan: domèn anti-faz pou (100) ak fann pou (111). Pandan ke fim oryante [111] yo montre karakteristik pwomèt tankou dansite domaj redwi, mòfoloji sifas amelyore, ak estrès pi ba, oryantasyon altènatif tankou (110) ak (211) yo rete pa byen etidye. Done ki deja egziste yo sijere ke kondisyon kwasans optimal yo ka espesifik oryantasyon, sa ki konplike envestigasyon sistematik. Li enpòtan pou note ke itilizasyon substrats Si ki gen endèks Miller ki pi wo (pa egzanp, (311), (510)) pou eteroepitaksi 3C-SiC pa janm rapòte, sa ki kite anpil plas pou rechèch eksploratwa sou mekanis kwasans ki depann de oryantasyon.
2. Eksperimantal
Kouch 3C-SiC yo te depoze atravè depo chimik vapè anba presyon atmosferik (CVD) lè l sèvi avèk gaz prekisè SiH4/C3H8/H2. Substra yo te waf Si 1 cm² ak divès oryantasyon: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), ak (995). Tout substrat yo te sou aks eksepte pou (100), kote waf koupe 2° yo te teste anplis. Netwayaj pre-kwasans lan te enplike degrese ultrason nan metanòl. Pwotokòl kwasans lan te gen ladan retire oksid natif natal atravè rekui H2 a 1000°C, ki te swiv pa yon pwosesis estanda an de etap: karburizasyon pandan 10 minit a 1165°C ak 12 sccm C3H8, answit epitaksi pandan 60 minit a 1350°C (rapò C/Si = 4) lè l sèvi avèk 1.5 sccm SiH4 ak 2 sccm C3H8. Chak kous kwasans te gen ladan kat a senk oryantasyon Si diferan, ak omwen yon (100) waf referans.
3. Rezilta ak Diskisyon
Mòfoloji kouch 3C-SiC ki grandi sou divès substrats Si (Fig. 1) te montre karakteristik sifas ak aspè brital distenk. Vizyèlman, echantiyon ki grandi sou Si(100), (211), (311), (553), ak (995) te parèt tankou glas, alòske lòt yo te varye ant lèt ((331), (510)) ak mat ((110), (111)). Sifas ki pi lis yo (ki montre pi bon mikwoestrikti a) te jwenn sou substrats (100)2° off ak (995). Remarkableman, tout kouch yo te rete san fant apre refwadisman, ki gen ladan 3C-SiC(111) ki tipikman gen tandans pou fè estrès. Gwosè echantiyon limite a te ka anpeche fant, byenke kèk echantiyon te montre koube (devyasyon 30-60 μm soti nan sant rive nan kwen) ki te detektab anba mikwoskòp optik nan yon agrandisman 1000× akòz estrès tèmik akimile. Kouch trè koube ki grandi sou substrats Si(111), (211), ak (553) yo te montre fòm konkav ki endike yon defòmasyon, sa ki te mande plis travay eksperimantal ak teyorik pou korele ak oryantasyon kristalografik la.
Figi 1 rezime rezilta XRD ak AFM (eskanè a 20×20 μ m2) kouch 3C-SC yo ki grandi sou substrats Si ak diferan oryantasyon.
Imaj mikwoskòp fòs atomik (AFM) yo (Fig. 2) te konfime obsèvasyon optik yo. Valè rasin kare mwayèn (RMS) yo te konfime sifas ki pi lis yo sou substrats (100)2° off ak (995), prezante estrikti ki sanble ak grenn ak dimansyon lateral 400-800 nm. Kouch ki te grandi ak (110) la te pi ki graj la, alòske karakteristik long ak/oswa paralèl ak limit byen file detanzantan te parèt nan lòt oryantasyon ((331), (510)). Eskane difraksyon reyon X (XRD) θ-2θ (rezime nan Tablo 1) te revele eteroepitaksi ki reyisi pou substrats ki gen endèks Miller ki pi ba, eksepte pou Si(110) ki te montre pik melanje 3C-SiC(111) ak (110) ki endike polikristalinite. Melanj oryantasyon sa a te deja rapòte pou Si(110), byenke kèk etid te obsève 3C-SiC oryante eksklizif (111), ki sijere ke optimize kondisyon kwasans lan enpòtan anpil. Pou endis Miller ≥5 ((510), (553), (995)), pa gen okenn pik XRD ki te detekte nan konfigirasyon estanda θ-2θ piske plan endèks wo sa yo pa difrakte nan jeyometri sa a. Absans pik 3C-SiC endèks ba (pa egzanp, (111), (200)) sijere kwasans monokristalin, ki mande pou enklinezon echantiyon an pou detekte difraksyon soti nan plan endèks ba yo.
Figi 2 montre kalkil ang plan an nan estrikti kristal CFC a.
Ang kristalografik ki kalkile ant plan ki gen gwo endèks ak plan ki gen ti endèks (Tablo 2) te montre gwo dezoryantasyon (>10°), sa ki eksplike absans yo nan eskanè θ-2θ estanda yo. Se poutèt sa, yo te fè analiz figi pol sou echantiyon oryante (995) la akòz mòfoloji granulaire dwòl li (potansyèlman akòz kwasans kolonè oswa maklaj) ak ti aspè aspè a. Figi pol (111) yo (Fig. 3) ki soti nan substrat Si ak kouch 3C-SiC te prèske idantik, sa ki konfime kwasans epitaksi san maklaj. Tach santral la te parèt nan χ≈15°, ki koresponn ak ang teorik (111)-(995) la. Twa tach ekivalan simetri te parèt nan pozisyon yo te espere (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° ak 33.6°), byenke yon tach fèb enprevi nan χ=62°/φ=93.3° mande plis envestigasyon. Kalite kristalin lan, evalye atravè lajè tach nan φ-scan yo, sanble pwomèt, byenke mezi koub balansman yo nesesè pou kantifikasyon. Figi pol pou echantiyon (510) ak (553) yo rete pou konplete pou konfime nati epitaksyal prezime yo a.
Figi 3 montre dyagram pik XRD ki anrejistre sou echantiyon oryante (995) la, ki montre plan (111) substrat Si a (a) ak kouch 3C-SiC a (b).
4. Konklizyon
Kwasans eteroepitaksyal 3C-SiC la te reyisi sou pifò oryantasyon Si eksepte (110), ki te bay materyèl polikristalin. Substra Si(100)2° off ak (995) yo te pwodui kouch ki pi lis yo (RMS <1 nm), pandan ke (111), (211), ak (553) te montre yon koube siyifikatif (30-60 μm). Substra ki gen gwo endèks mande pou yon karakterizasyon XRD avanse (pa egzanp, figi poto) pou konfime epitaksi akòz absans pik θ-2θ yo. Travay ki kontinye a gen ladan mezi koub balansman, analiz estrès Raman, ak ekspansyon nan lòt oryantasyon ki gen gwo endèks pou konplete etid eksploratwa sa a.
Kòm yon manifakti entegre vètikalman, XKH bay sèvis pwosesis pwofesyonèl Customized ak yon pòtfolyo konplè sou substrats carbure Silisyòm, ofri kalite estanda ak espesyalize tankou 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, ak 3C-SiC, disponib nan dyamèt soti nan 2 pous rive nan 12 pous. Ekspètiz konplè nou nan kwasans kristal, machinasyon presizyon, ak asirans kalite asire solisyon Customized pou elektwonik pouvwa, RF, ak aplikasyon émergentes.
Dat piblikasyon: 8 Out 2025