Kahiji, struktur jeung sipat kristal SiC.
SiC nyaéta sanyawa binér anu diwangun ku unsur Si jeung unsur C dina babandingan 1:1, nyaéta 50% silikon (Si) jeung 50% karbon (C), sarta unit struktur dasarna nyaéta SI-C tetrahedron.
Diagram skéma tina struktur tetrahedron silikon karbida
Contona, atom Si diaméterna badag, sarua jeung apel, jeung atom C diaméterna leutik, sarua jeung jeruk, sarta jumlah sarua jeruk jeung apel numpuk babarengan pikeun ngabentuk kristal SiC.
SiC mangrupikeun sanyawa binér, dimana jarak atom beungkeut Si-Si nyaéta 3,89 A, kumaha ngartos jarak ieu?Ayeuna, mesin litografi anu paling saé dina pasaran gaduh akurasi litografi 3nm, anu jarakna 30A, sareng akurasi litografi 8 kali jarak atom.
Énergi beungkeut Si-Si nyaéta 310 kJ / mol, ku kituna anjeun tiasa ngartos yén énergi beungkeut nyaéta gaya anu narik dua atom ieu, sareng langkung ageung énergi beungkeut, langkung ageung gaya anu anjeun kedah pisahkeun.
Contona, atom Si diaméterna badag, sarua jeung apel, jeung atom C diaméterna leutik, sarua jeung jeruk, sarta jumlah sarua jeruk jeung apel numpuk babarengan pikeun ngabentuk kristal SiC.
SiC mangrupikeun sanyawa binér, dimana jarak atom beungkeut Si-Si nyaéta 3,89 A, kumaha ngartos jarak ieu?Ayeuna, mesin litografi anu paling saé dina pasaran gaduh akurasi litografi 3nm, anu jarakna 30A, sareng akurasi litografi 8 kali jarak atom.
Énergi beungkeut Si-Si nyaéta 310 kJ / mol, ku kituna anjeun tiasa ngartos yén énergi beungkeut nyaéta gaya anu narik dua atom ieu, sareng langkung ageung énergi beungkeut, langkung ageung gaya anu anjeun kedah pisahkeun.
Diagram skéma tina struktur tetrahedron silikon karbida
Contona, atom Si diaméterna badag, sarua jeung apel, jeung atom C diaméterna leutik, sarua jeung jeruk, sarta jumlah sarua jeruk jeung apel numpuk babarengan pikeun ngabentuk kristal SiC.
SiC mangrupikeun sanyawa binér, dimana jarak atom beungkeut Si-Si nyaéta 3,89 A, kumaha ngartos jarak ieu?Ayeuna, mesin litografi anu paling saé dina pasaran gaduh akurasi litografi 3nm, anu jarakna 30A, sareng akurasi litografi 8 kali jarak atom.
Énergi beungkeut Si-Si nyaéta 310 kJ / mol, ku kituna anjeun tiasa ngartos yén énergi beungkeut nyaéta gaya anu narik dua atom ieu, sareng langkung ageung énergi beungkeut, langkung ageung gaya anu anjeun kedah pisahkeun.
Contona, atom Si diaméterna badag, sarua jeung apel, jeung atom C diaméterna leutik, sarua jeung jeruk, sarta jumlah sarua jeruk jeung apel numpuk babarengan pikeun ngabentuk kristal SiC.
SiC mangrupikeun sanyawa binér, dimana jarak atom beungkeut Si-Si nyaéta 3,89 A, kumaha ngartos jarak ieu?Ayeuna, mesin litografi anu paling saé dina pasaran gaduh akurasi litografi 3nm, anu jarakna 30A, sareng akurasi litografi 8 kali jarak atom.
Énergi beungkeut Si-Si nyaéta 310 kJ / mol, ku kituna anjeun tiasa ngartos yén énergi beungkeut nyaéta gaya anu narik dua atom ieu, sareng langkung ageung énergi beungkeut, langkung ageung gaya anu anjeun kedah pisahkeun.
Urang terang yén unggal zat diwangun ku atom, sareng struktur kristal mangrupikeun susunan atom anu teratur, anu disebut urutan jarak jauh, sapertos kieu.Unit kristal pangleutikna disebut sél, lamun sél mangrupa struktur kubik, mangka disebut kubik nutup-dipakétkeun, sarta sél mangrupa struktur héksagonal, mangka disebut héksagonal nutup-dipakétkeun.
Jenis kristal SiC umum ngawengku 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC, jsb runtuyan stacking maranéhanana dina arah c sumbu ditémbongkeun dina gambar.
Di antarana, runtuyan stacking dasar 4H-SiC nyaeta ABCB... ;Runtuyan tumpukan dasar 6H-SiC nyaéta ABCACB... ;Runtuyan tumpukan dasar 15R-SiC nyaéta ABCACBCABACABCB... .
Ieu bisa ditempo salaku bata pikeun ngawangun imah, sababaraha bata imah boga tilu cara nempatkeun aranjeunna, sababaraha boga opat cara nempatkeun aranjeunna, sababaraha boga genep cara.
Parameter sél dasar tina jinis kristal SiC umum ieu dipidangkeun dina tabél:
Naon hartina a, b, c jeung sudut?Struktur sél unit pangleutikna dina semikonduktor SiC digambarkeun saperti kieu:
Dina kasus sél anu sami, struktur kristal ogé bakal béda, ieu sapertos urang mésér lotre, nomer unggul nyaéta 1, 2, 3, anjeun mésér 1, 2, 3 tilu nomer, tapi upami jumlahna diurutkeun. béda, jumlah unggul béda, jadi jumlah jeung urutan tina kristal sarua, bisa disebut kristal sarua.
Gambar di handap nembongkeun dua modus stacking has, ngan bédana dina mode stacking tina atom luhur, struktur kristal béda.
Struktur kristal anu dibentuk ku SiC aya hubunganana sareng suhu.Dina aksi suhu luhur 1900 ~ 2000 ℃, 3C-SiC lalaunan bakal transformasi kana héksagonal SiC polyform kayaning 6H-SiC kusabab stabilitas struktural na goréng.Justru kusabab korelasi anu kuat antara kamungkinan kabentukna polimorf SiC sareng suhu, sareng instability 3C-SiC sorangan, laju kamekaran 3C-SiC sesah ningkatkeun, sareng persiapanna sesah.Sistem héksagonal 4H-SiC sareng 6H-SiC mangrupikeun anu paling umum sareng gampang disiapkeun, sareng seueur diulik kusabab karakteristikna sorangan.
Panjang beungkeut beungkeut SI-C dina kristal SiC ngan ukur 1.89A, tapi énergi beungkeutan saluhur 4.53eV.Ku alatan éta, celah tingkat énergi antara kaayaan beungkeutan jeung kaayaan anti beungkeutan kacida gedéna, sarta gap band lega bisa kabentuk, nu sababaraha kali ti Si jeung GaAs.Lebar celah pita anu langkung luhur hartosna struktur kristal suhu luhur stabil.Éléktronik kakuatan anu aya hubunganana tiasa ngawujudkeun karakteristik operasi anu stabil dina suhu anu luhur sareng struktur dissipation panas anu disederhanakeun.
Beungkeutan anu ketat tina beungkeut Si-C ngajantenkeun kisi gaduh frékuénsi geter anu luhur, nyaéta, fonon énergi anu luhur, anu hartosna kristal SiC ngagaduhan mobilitas éléktron jenuh anu luhur sareng konduktivitas termal, sareng alat éléktronik kakuatan anu aya hubunganana gaduh a speed switching luhur jeung reliabilitas, nu ngurangan résiko gagalna overtemperature alat.Salaku tambahan, kakuatan médan ngarecahna SiC anu langkung luhur ngamungkinkeun éta ngahontal konsentrasi doping anu langkung luhur sareng gaduh résistansi anu langkung handap.
Kadua, sajarah ngembangkeun kristal SiC
Dina 1905, Dr. Henri Moissan manggihan kristal SiC alam di kawah, nu kapanggih nyarupaan inten sarta ngaranna éta inten Mosan.
Nyatana, awal taun 1885, Acheson nampi SiC ku cara nyampur coke sareng silika sareng dipanaskeun dina tungku listrik.Dina waktos éta, jalma-jalma nganggap éta campuran inten sareng nyebatna ampelas.
Dina 1892, Acheson ningkatkeun prosés sintésis, anjeunna nyampur keusik quartz, coke, sajumlah leutik chip kai jeung NaCl, sarta dipanaskeun dina tungku busur listrik nepi ka 2700 ℃, sarta hasil diala kristal SiC scaly.Metoda ieu sintésis kristal SiC katelah métode Acheson sarta masih metoda mainstream ngahasilkeun abrasives SiC di industri.Kusabab purity low bahan baku sintétik jeung prosés sintésis kasar, metoda Acheson ngahasilkeun leuwih pangotor SiC, integritas kristal goréng jeung diaméter kristal leutik, nu hese minuhan sarat industri semikonduktor pikeun badag-ukuran, purity tinggi na tinggi. kristal -kualitas, sarta teu bisa dipaké pikeun pabrik alat éléktronik.
Lely of Philips Laboratory ngajukeun métode anyar pikeun tumuwuh kristal tunggal SiC dina 1955. Dina metoda ieu, grafit crucible dipaké salaku wadah tumuwuh, SiC bubuk kristal dipaké salaku bahan baku pikeun tumuwuh kristal SiC, sarta grafit porous dipaké pikeun ngasingkeun. wewengkon kerung ti puseur bahan baku tumuwuh.Nalika ngembang, crucible grafit dipanaskeun nepi ka 2500 ℃ dina atmosfir Ar atawa H2, sarta bubuk SiC periferal ieu sublimed sarta decomposed kana zat fase uap Si jeung C, sarta kristal SiC tumuwuh di wewengkon kerung tengah sanggeus gas. aliran dikirimkeun ngaliwatan grafit porous.
Katilu, téhnologi tumuwuhna kristal SiC
Tumuwuh kristal tunggal SiC sesah kusabab cirina sorangan.Ieu utamana alatan kanyataan yén teu aya fase cair jeung rasio stoichiometric of Si: C = 1: 1 dina tekanan atmosfir, sarta eta teu bisa tumuwuh ku métode tumuwuh leuwih dewasa dipaké ku prosés tumuwuhna arus utama semikonduktor. industri - métode cZ, ragrag metoda crucible jeung métode séjénna.Numutkeun itungan téoritis, ngan lamun tekanan leuwih gede ti 10E5atm jeung hawa leuwih luhur ti 3200 ℃, rasio stoichiometric of Si: C = 1: 1 solusi bisa didapet.Dina raraga nungkulan masalah ieu, élmuwan geus usaha unremitting mun ngajukeun rupa-rupa métode pikeun ménta kualitas kristal luhur, ukuranana badag sarta kristal SiC mirah.Ayeuna, metodeu utama nyaéta metode PVT, metode fase cair sareng metode déposisi kimia uap suhu luhur.
waktos pos: Jan-24-2024