Í fyrsta lagi uppbygging og eiginleika SiC kristals.
SiC er tvöfalt efnasamband myndað af Si frumefni og C frumefni í 1:1 hlutfalli, það er 50% kísill (Si) og 50% kolefni (C), og grunnbyggingareining þess er SI-C tetrahedron.
Skýringarmynd af kísilkarbíðfetrahedron uppbyggingu
Til dæmis eru Si-atóm stór í þvermál, jafngildir epli, og C-atóm eru lítil í þvermál, jafngildir appelsínu, og jafnmörgum appelsínum og eplum er hrúgað saman til að mynda SiC-kristall.
SiC er tvöfalt efnasamband, þar sem atómbil Si-Si tengisins er 3,89 A, hvernig á að skilja þetta bil?Eins og er, er besta steinþrykkjavélin á markaðnum með steinþrykkjanákvæmni upp á 3nm, sem er fjarlægð 30A, og steinþrykkjanákvæmni er 8 sinnum meiri en atómfjarlægðin.
Si-Si tengiorkan er 310 kJ/mól, svo þú getur skilið að tengiorkan er krafturinn sem dregur þessi tvö atóm í sundur og því meiri sem tengiorkan er, því meiri kraftur sem þú þarft til að draga í sundur.
Til dæmis eru Si-atóm stór í þvermál, jafngildir epli, og C-atóm eru lítil í þvermál, jafngildir appelsínu, og jafnmörgum appelsínum og eplum er hrúgað saman til að mynda SiC-kristall.
SiC er tvöfalt efnasamband, þar sem atómbil Si-Si tengisins er 3,89 A, hvernig á að skilja þetta bil?Eins og er, er besta steinþrykkjavélin á markaðnum með steinþrykkjanákvæmni upp á 3nm, sem er fjarlægð 30A, og steinþrykkjanákvæmni er 8 sinnum meiri en atómfjarlægðin.
Si-Si tengiorkan er 310 kJ/mól, svo þú getur skilið að tengiorkan er krafturinn sem dregur þessi tvö atóm í sundur og því meiri sem tengiorkan er, því meiri kraftur sem þú þarft til að draga í sundur.
Skýringarmynd af kísilkarbíðfetrahedron uppbyggingu
Til dæmis eru Si-atóm stór í þvermál, jafngildir epli, og C-atóm eru lítil í þvermál, jafngildir appelsínu, og jafnmörgum appelsínum og eplum er hrúgað saman til að mynda SiC-kristall.
SiC er tvöfalt efnasamband, þar sem atómbil Si-Si tengisins er 3,89 A, hvernig á að skilja þetta bil?Eins og er, er besta steinþrykkjavélin á markaðnum með steinþrykkjanákvæmni upp á 3nm, sem er fjarlægð 30A, og steinþrykkjanákvæmni er 8 sinnum meiri en atómfjarlægðin.
Si-Si tengiorkan er 310 kJ/mól, svo þú getur skilið að tengiorkan er krafturinn sem dregur þessi tvö atóm í sundur og því meiri sem tengiorkan er, því meiri kraftur sem þú þarft til að draga í sundur.
Til dæmis eru Si-atóm stór í þvermál, jafngildir epli, og C-atóm eru lítil í þvermál, jafngildir appelsínu, og jafnmörgum appelsínum og eplum er hrúgað saman til að mynda SiC-kristall.
SiC er tvöfalt efnasamband, þar sem atómbil Si-Si tengisins er 3,89 A, hvernig á að skilja þetta bil?Eins og er, er besta steinþrykkjavélin á markaðnum með steinþrykkjanákvæmni upp á 3nm, sem er fjarlægð 30A, og steinþrykkjanákvæmni er 8 sinnum meiri en atómfjarlægðin.
Si-Si tengiorkan er 310 kJ/mól, svo þú getur skilið að tengiorkan er krafturinn sem dregur þessi tvö atóm í sundur og því meiri sem tengiorkan er, því meiri kraftur sem þú þarft til að draga í sundur.
Við vitum að hvert efni er byggt upp úr atómum og bygging kristals er regluleg uppröðun atóma sem kallast langdræg röð eins og eftirfarandi.Minnsta kristalseiningin er kölluð fruma, ef fruman er teningsbygging er hún kölluð nátengd teningur og fruman er sexhyrnd bygging, hún er kölluð þéttpakkað sexhyrningur.
Algengar SiC kristalgerðir eru 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC, osfrv. Staflaröð þeirra í c-ásstefnu er sýnd á myndinni.
Meðal þeirra er grunn stöflunarröð 4H-SiC ABCB... ;Grunn stöflunarröð 6H-SiC er ABCACB... ;Grunnröð stöflunar 15R-SiC er ABCACBCABACABCB... .
Þetta má líta á sem múrstein til að byggja hús, sumir húsmúrsteinanna hafa þrjár leiðir til að setja þá, sumir hafa fjórar leiðir til að setja þá, sumir hafa sex leiðir.
Grunnfrumubreytur þessara algengu SiC kristaltegunda eru sýndar í töflunni:
Hvað þýða a, b, c og horn?Uppbyggingu minnstu einingafrumunnar í SiC hálfleiðara er lýst sem hér segir:
Ef um sama klefi er að ræða verður kristalbyggingin líka önnur, þetta er eins og við kaupum lottóið, vinningsnúmerið er 1, 2, 3, þú keyptir 1, 2, 3 þrjár tölur, en ef talan er flokkuð á annan hátt er vinningsupphæðin mismunandi, þannig að tala og röð sama kristals er hægt að kalla sama kristal.
Eftirfarandi mynd sýnir tvo dæmigerða stöflunarstillingar, aðeins munurinn á stöflun háttur efri atóma, kristalbyggingin er öðruvísi.
Kristalbyggingin sem myndast af SiC er mjög tengd hitastigi.Undir áhrifum háhita 1900 ~ 2000 ℃ mun 3C-SiC hægt umbreytast í sexhyrnt SiC fjölform eins og 6H-SiC vegna lélegs byggingarstöðugleika.Það er einmitt vegna sterkrar fylgni á milli líkinda á myndun SiC fjölbrigða og hitastigs og óstöðugleika 3C-SiC sjálfs, að erfitt er að bæta vaxtarhraða 3C-SiC og undirbúningurinn er erfiður.Sexhyrnd kerfi 4H-SiC og 6H-SiC eru algengust og auðveldast í undirbúningi og eru mikið rannsökuð vegna eigin eiginleika þeirra.
Tengilengd SI-C tengis í SiC kristal er aðeins 1,89A, en bindingarorkan er allt að 4,53eV.Þess vegna er orkustigsbilið á milli bindistöðu og andtengistöðu mjög stórt og breitt bandbil getur myndast, sem er nokkrum sinnum meira en Si og GaAs.Hærri breidd bandbilsins þýðir að háhita kristalbyggingin er stöðug.Tilheyrandi rafeindatækni getur gert sér grein fyrir einkennum stöðugrar notkunar við háan hita og einfaldaða hitaleiðni uppbyggingu.
Hin þétta binding Si-C tengisins gerir grindurnar með háa titringstíðni, það er háorkufónón, sem þýðir að SiC kristallinn hefur mikla mettaða rafeindahreyfanleika og hitaleiðni, og tengd rafeindatæki hafa meiri skiptihraði og áreiðanleiki, sem dregur úr hættu á bilun í ofhita tækisins.Að auki gerir hærri niðurbrotssviðsstyrkur SiC það kleift að ná hærri lyfjaþéttni og hafa lægri viðnám.
Í öðru lagi, saga SiC kristalþróunar
Árið 1905 uppgötvaði Dr. Henri Moissan náttúrulegan SiC kristal í gígnum, sem hann fann að líktist demanti og nefndi hann Mosan demantinn.
Reyndar, þegar árið 1885, fékk Acheson SiC með því að blanda kók við kísil og hita það í rafmagnsofni.Á þeim tíma töldu menn það vera blöndu af demöntum og kölluðu það smeril.
Árið 1892 bætti Acheson nýmyndunarferlið, hann blandaði kvarssandi, kók, lítið magn af viðarflísum og NaCl, og hitaði það í ljósbogaofni í 2700 ℃ og náði með góðum árangri hreistur SiC kristalla.Þessi aðferð við að búa til SiC kristalla er þekkt sem Acheson aðferðin og er enn almenn aðferð til að framleiða SiC slípiefni í iðnaði.Vegna lágs hreinleika tilbúið hráefnis og grófs nýmyndunarferlis framleiðir Acheson aðferðin fleiri SiC óhreinindi, lélega kristalheilleika og lítið kristalþvermál, sem er erfitt að uppfylla kröfur hálfleiðaraiðnaðarins um stóra, mikla hreinleika og mikla -gæða kristalla, og er ekki hægt að nota til að framleiða rafeindatæki.
Lely frá Philips Laboratory lagði til nýja aðferð til að rækta SiC einkristalla árið 1955. Í þessari aðferð er grafítdeiglan notuð sem vaxtarílát, SiC duftkristall er notað sem hráefni til að rækta SiC kristal og gljúpt grafít er notað til að einangra hol svæði frá miðju ræktunarhráefnisins.Við ræktun er grafítdeiglan hituð upp í 2500 ℃ undir andrúmslofti Ar eða H2 og útlæga SiC duftið er sublimað og niðurbrotið í Si og C gufufasa efni og SiC kristallinn er ræktaður í miðju holu svæðinu eftir gasið. flæði berst í gegnum gljúpt grafít.
Í þriðja lagi, SiC kristalvöxtur tækni
Einkristalvöxtur SiC er erfiður vegna eigin eiginleika þess.Þetta er aðallega vegna þess að það er enginn fljótandi fasi með stoichiometric hlutfall Si: C = 1:1 við loftþrýsting, og það er ekki hægt að rækta það með þroskaðri vaxtaraðferðum sem notaðar eru við núverandi almenna vaxtarferli hálfleiðarans. iðnaður - cZ aðferð, falldeigluaðferð og aðrar aðferðir.Samkvæmt fræðilegum útreikningum, aðeins þegar þrýstingurinn er meiri en 10E5atm og hitastigið er hærra en 3200 ℃, er hægt að fá stoichiometric hlutfall Si: C = 1:1 lausn.Til að sigrast á þessu vandamáli hafa vísindamenn gert óþrjótandi tilraunir til að leggja til ýmsar aðferðir til að fá hágæða kristalla, stóra stærð og ódýra SiC kristalla.Sem stendur eru helstu aðferðirnar PVT aðferð, fljótandi fasa aðferð og háhita gufuefnaútfellingaraðferð.
Birtingartími: 24-jan-2024