Биринчиден, SiC кристаллынын түзүлүшү жана касиеттери.
SiC – Si элементи менен С элементинен 1:1 катышта түзүлгөн бинардык кошулма, башкача айтканда, 50% кремний (Si) жана 50% көмүртек (C), анын негизги структуралык бирдиги SI-C тетраэдри.
Кремний карбидинин тетраэдр түзүлүшүнүн схемалык схемасы
Мисалы, Si атомдорунун диаметри чоң, алмага барабар, ал эми С атомдору диаметри боюнча кичинекей, апельсинге барабар жана бирдей сандагы апельсин менен алмалар чогулуп SiC кристалын пайда кылышат.
SiC - бул бинардык кошулма, анда Si-Si байланышынын атом аралыгы 3,89 А, бул аралыкты кантип түшүнүүгө болот?Азыркы учурда, рынокто эң сонун литография машинасы 30А аралыкты түзгөн 3nm литография тактыгына ээ, ал эми литографиянын тактыгы атомдук аралыктан 8 эсе көп.
Si-Si байланыш энергиясы 310 кДж/моль, ошондуктан сиз байланыш энергиясы бул эки атомду ажыратуучу күч экенин түшүнсөңүз болот жана байланыш энергиясы канчалык көп болсо, сиз ошончолук чоң күчкө ээ болосуз.
Мисалы, Si атомдорунун диаметри чоң, алмага барабар, ал эми С атомдору диаметри боюнча кичинекей, апельсинге барабар жана бирдей сандагы апельсин менен алмалар чогулуп SiC кристалын пайда кылышат.
SiC - бул бинардык кошулма, анда Si-Si байланышынын атом аралыгы 3,89 А, бул аралыкты кантип түшүнүүгө болот?Азыркы учурда, рынокто эң сонун литография машинасы 30А аралыкты түзгөн 3nm литография тактыгына ээ, ал эми литографиянын тактыгы атомдук аралыктан 8 эсе көп.
Si-Si байланыш энергиясы 310 кДж/моль, ошондуктан сиз байланыш энергиясы бул эки атомду ажыратуучу күч экенин түшүнсөңүз болот жана байланыш энергиясы канчалык көп болсо, сиз ошончолук чоң күчкө ээ болосуз.
Кремний карбидинин тетраэдр түзүлүшүнүн схемалык схемасы
Мисалы, Si атомдорунун диаметри чоң, алмага барабар, ал эми С атомдору диаметри боюнча кичинекей, апельсинге барабар жана бирдей сандагы апельсин менен алмалар чогулуп SiC кристалын пайда кылышат.
SiC - бул бинардык кошулма, анда Si-Si байланышынын атом аралыгы 3,89 А, бул аралыкты кантип түшүнүүгө болот?Азыркы учурда, рынокто эң сонун литография машинасы 30А аралыкты түзгөн 3nm литография тактыгына ээ, ал эми литографиянын тактыгы атомдук аралыктан 8 эсе көп.
Si-Si байланыш энергиясы 310 кДж/моль, ошондуктан сиз байланыш энергиясы бул эки атомду ажыратуучу күч экенин түшүнсөңүз болот жана байланыш энергиясы канчалык көп болсо, сиз ошончолук чоң күчкө ээ болосуз.
Мисалы, Si атомдорунун диаметри чоң, алмага барабар, ал эми С атомдору диаметри боюнча кичинекей, апельсинге барабар жана бирдей сандагы апельсин менен алмалар чогулуп SiC кристалын пайда кылышат.
SiC - бул бинардык кошулма, анда Si-Si байланышынын атом аралыгы 3,89 А, бул аралыкты кантип түшүнүүгө болот?Азыркы учурда, рынокто эң сонун литография машинасы 30А аралыкты түзгөн 3nm литография тактыгына ээ, ал эми литографиянын тактыгы атомдук аралыктан 8 эсе көп.
Si-Si байланыш энергиясы 310 кДж/моль, ошондуктан сиз байланыш энергиясы бул эки атомду ажыратуучу күч экенин түшүнсөңүз болот жана байланыш энергиясы канчалык көп болсо, сиз ошончолук чоң күчкө ээ болосуз.
Ар бир зат атомдордон тураарын билебиз, ал эми кристаллдын түзүлүшү атомдордун үзгүлтүксүз тизилиши, ал төмөнкүдөй узак аралыктагы тартип деп аталат.Эң кичине кристалл бирдиги клетка деп аталат, эгер клетка куб түзүлүштө болсо, ал жакын пакеттелген куб деп, ал эми клетка алты бурчтуу түзүлүш болсо, ал жакын пакеттелген алты бурчтуу деп аталат.
Common SiC кристалл түрлөрүнө 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC ж.
Алардын арасында, 4H-SiC негизги стектөө ырааттуулугу ABCB... болуп саналат;6H-SiCдин негизги стектелүү ырааттуулугу ABCACB... ;15R-SiC негизги тизүү ырааттуулугу ABCACBCABACABCB... болуп саналат.
Муну үй куруу үчүн кирпич катары көрүүгө болот, үйдүн кирпичтеринин кээ биринде үч жол, кээ биринде төрт, кээ биринде алты жол бар.
Бул жалпы SiC кристалл түрлөрүнүн негизги клетка параметрлери таблицада көрсөтүлгөн:
a, b, c жана бурчтар эмнени билдирет?SiC жарым өткөргүчүндөгү эң кичинекей бирдик клетканын түзүлүшү төмөнкүчө сүрөттөлөт:
Ошол эле клетканын учурда, кристалл структурасы да башкача болот, бул биз лотереяны сатып алган сыяктуу, утуш номери 1, 2, 3, сиз 1, 2, 3 үч санды сатып алдыңыз, бирок номер иреттелген болсо башкача, утуп суммасы ар кандай, ошондуктан саны жана бир эле кристалл тартиби, бир эле кристалл деп атоого болот.
Төмөнкү сүрөттө эки типтүү стекалоо режимдери көрсөтүлгөн, үстүнкү атомдордун стеке режиминдеги айырма гана, кристаллдык түзүлүш ар түрдүү.
SiC тарабынан түзүлгөн кристаллдык структура температурага катуу байланыштуу.1900 ~ 2000 ℃ жогорку температуранын таасири астында 3C-SiC акырындык менен структуралык туруктуулугу начар болгондуктан, 6H-SiC сыяктуу алты бурчтуу SiC полиформасына айланат.Дал ушул SiC полиморфторунун пайда болуу ыктымалдыгы менен температуранын ортосундагы күчтүү корреляциядан жана 3C-SiCтин өзүнүн туруксуздугунан улам 3C-SiC өсүү темпин жакшыртуу кыйын жана даярдоо кыйын.4H-SiC жана 6H-SiC алты бурчтук системасы эң кеңири таралган жана даярдоого оңой болуп саналат жана өздөрүнүн өзгөчөлүктөрүнөн улам кеңири изилденген.
SiC кристаллындагы SI-C байланышынын байланыш узундугу болгону 1,89А, ал эми байланыш энергиясы 4,53eV жогору.Демек, байланыш абалы менен анти-байланыш абалынын ортосундагы энергетикалык деңгээлдеги ажырым абдан чоң жана кең тилке жаралышы мүмкүн, бул Si жана GaAsдан бир нече эсе көп.жогорку топ ажырым туурасы жогорку температурадагы кристалл структурасы туруктуу экенин билдирет.Байланышкан электр электроникасы жогорку температурада жана жөнөкөйлөштүрүлгөн жылуулук таркатуучу түзүмдө туруктуу иштөөнүн өзгөчөлүктөрүн түшүнө алат.
Si-C байланышынын тыгыз байланышы торчонун жогорку термелүү жыштыгына, башкача айтканда, жогорку энергетикалык фононго ээ кылат, бул SiC кристаллынын жогорку каныккан электрон кыймылдуулугуна жана жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ экендигин билдирет, ал эми тиешелүү кубаттуулуктагы электрондук түзүлүштөр жогорку которуштуруу ылдамдыгы жана ишенимдүүлүгү, бул аппараттын ашыкча температуранын бузулуу коркунучун азайтат.Кошумчалай кетсек, SiCдин жогорку талкалануу талаасынын күчү ага допингдин жогорку концентрациясына жетүү жана азыраак каршылык көрсөтүүгө мүмкүндүк берет.
Экинчиден, SiC кристаллынын өнүгүү тарыхы
1905-жылы доктор Анри Мойсан кратерден табигый SiC кристалын таап, ал алмазга окшош экенин таап, аны Мозан алмазы деп атаган.
Чынында эле, 1885-жылы эле Ачесон SiCти коксту кремнезем менен аралаштырып, электр мешинде ысытуу аркылуу алган.Ал кезде адамдар аны алмаздын аралашмасы деп түшүнүшүп, зымырыт деп аташкан.
1892-жылы Ачесон синтез процессин өркүндөтүп, кварц кумун, коксту, аз өлчөмдө жыгач чиптерин жана NaCl ды аралаштырып, электр дуга мешинде 2700 ℃ ге чейин ысытып, кабырчыктуу SiC кристаллдарын ийгиликтүү алган.SiC кристаллдарын синтездөөнүн бул ыкмасы Ачесон ыкмасы катары белгилүү жана дагы эле өнөр жайда SiC абразивдерин өндүрүүнүн негизги ыкмасы болуп саналат.Синтетикалык чийки заттын жана орой синтез процессинин тазалыгы төмөн болгондуктан, Ачесон ыкмасы көбүрөөк SiC аралашмаларын, начар кристаллдык бүтүндүгүн жана кичинекей кристалл диаметрин чыгарат, бул жарым өткөргүч өнөр жайынын чоң көлөмдөгү, жогорку тазалыктагы жана жогорку сапаттагы талаптарын канааттандыруу кыйын. - сапаттуу кристаллдар жана электрондук шаймандарды өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн эмес.
Philips лабораториясынан Лели 1955-жылы SiC монокристалдарын өстүрүүнүн жаңы ыкмасын сунуш кылган. Бул ыкмада өстүрүүчү идиш катары графит тигел, SiC кристалын өстүрүү үчүн чийки зат катары SiC порошок кристалы, ал эми бөлүү үчүн порозиялуу графит колдонулат. өсүп жаткан чийки заттын борборунан көңдөй аянт.Өсүп жатканда, графит тигел Ar же H2 атмосферасынын астында 2500 ℃ чейин ысытылат, ал эми перифериялык SiC порошок сублимацияланып, Si жана C буу фазасы заттарына ажырайт, ал эми SiC кристалл газдан кийин орто көңдөй аймакта өстүрүлөт. агым тешиктүү графит аркылуу өткөрүлөт.
Үчүнчүдөн, SiC кристалл өсүү технологиясы
SiCтин монокристаллдык өсүшү өзүнүн өзгөчөлүктөрүнөн улам кыйын.Бул, негизинен, атмосфералык басымда Si: C = 1: 1 стехиометриялык катышы бар суюк фаза жок экендигине байланыштуу жана аны жарым өткөргүчтүн учурдагы негизги өсүү процессинде колдонулган жетилген өстүрүү ыкмалары менен өстүрүүгө болбойт. өнөр жай - cZ ыкмасы, түшүүчү тигель ыкмасы жана башка ыкмалар.Теориялык эсепке ылайык, басым 10E5атмдан жогору болгондо жана температура 3200℃ жогору болгондо гана Si: C = 1:1 эритмесинин стехиометриялык катышын алууга болот.Бул көйгөйдү чечүү үчүн окумуштуулар кристаллдык сапаты чоң, көлөмү чоң жана арзан SiC кристаллдарын алуу үчүн ар кандай ыкмаларды сунуштоо үчүн тынымсыз аракеттерди көрүштү.Азыркы учурда, негизги ыкмалары PVT ыкмасы, суюк фаза ыкмасы жана жогорку температурадагы буу химиялык тундурма ыкмасы болуп саналат.
Посттун убактысы: Январь-24-2024